Flydende petroleum gas - Liquefied petroleum gas

To 45 kg (99 lb) LPG -cylindre i New Zealand, der bruges til husholdningsforsyning.
En gruppe på 25 kg (55 lb) LPG -cylindre på Malta
LPG minibusser i Hong Kong
LPG Ford Falcon taxa i Perth
Tankvogne i et canadisk tog til transport af flydende petroleumgas med jernbane.

Flydende petroleumsgas ( LPG , LP gas eller kondensat ) er en brandfarlig blanding af kulbrintgasser som propan og butan .

LPG bruges som brændstofgas i varmeapparater , madlavningsudstyr og køretøjer. Det bruges i stigende grad som aerosoldrivmiddel og kølemiddel og erstatter chlorfluorcarboner i et forsøg på at reducere skader på ozonlaget . Når det specifikt bruges som køretøjsbrændstof, kaldes det ofte autogas .

Varianter af LPG, der købes og sælges, omfatter blandinger, der for det meste er propan ( C
3
H
8
), for det meste butan ( C
4
H
10
), og oftest blandinger, herunder både propan og butan. På den nordlige halvkugles vinter indeholder blandingerne mere propan, mens de om sommeren indeholder mere butan. I USA sælges hovedsageligt to LPG-kvaliteter: kommerciel propan og HD-5. Disse specifikationer udgives af Gas Processors Association (GPA) og American Society of Testing and Materials. Propan/butanblandinger er også anført i disse specifikationer.

Propylen , butylener og forskellige andre carbonhydrider er normalt også til stede i små koncentrationer, såsom C
2
H
6
, CH
4
og C
3
H
8
. HD-5 begrænser mængden af ​​propylen, der kan placeres i LPG til 5%, og bruges som en autogasspecifikation. En kraftig lugtstof , ethanethiol , tilføjes, så lækager let kan detekteres. Den internationalt anerkendte europæiske standard er EN 589 . I USA er tetrahydrothiophen (thiophan) eller amylmercaptan også godkendte lugtstoffer, selvom ingen i øjeblikket udnyttes.

LPG fremstilles ved raffinering af råolie eller "våd" naturgas og stammer næsten udelukkende fra fossile brændstofkilder , der fremstilles under raffinering af råolie (råolie) eller ekstraheres fra olie- eller naturgasstrømme, når de kommer ud af jorden. Det blev først produceret i 1910 af Dr. Walter Snelling , og de første kommercielle produkter dukkede op i 1912. Det giver i øjeblikket omkring 3% af al forbrugt energi og brænder relativt rent uden sod og meget få svovlemissioner . Da det er en gas, udgør det ikke jord- eller vandforurening , men det kan forårsage luftforurening . LPG har en typisk specifik brændværdi på 46,1 MJ/kg sammenlignet med 42,5 MJ/kg for fyringsolie og 43,5 MJ/kg for førsteklasses benzin (benzin). Imidlertid er dens energitæthed pr. Volumenhed på 26 MJ/L lavere end for benzin eller fyringsolie, da dens relative densitet er lavere (ca. 0,5-0,58 kg/L, sammenlignet med 0,71-0,77 kg/L for benzin ) .

Udover anvendelse som energibærer er LPG også et lovende råstof i den kemiske industri til syntese af olefiner, såsom ethylen, propylen, buten samt acrylsyre.

Som dets kogepunkt ligger under stuetemperatur og varme, vil LPG fordampe hurtigt ved normale temperaturer og tryk og leveres normalt i tryksatte stål fartøjer . De fyldes typisk til 80–85% af deres kapacitet for at muliggøre termisk ekspansion af den indeholdte væske. Forholdet mellem mængderne af den fordampede gas og den flydende gas varierer afhængigt af sammensætning, tryk og temperatur, men er typisk omkring 250: 1. Trykket, ved hvilket LPG bliver flydende, kaldet dets damptryk , varierer ligeledes afhængigt af sammensætning og temperatur; for eksempel er det cirka 220 kilopascal (32 psi) for ren butan ved 20 ° C (68 ° F) og cirka 2.200 kilopascal (320 psi) for ren propan ved 55 ° C (131 ° F) (Denne sammenligning er ganske værdiløs som ved en stigning i temperaturen, eksisterer der også en stigning i trykket. Som sådan er butan damptryk ved 55 ° C eller propan ved 20 ° C nødvendigt). LPG er tungere end luft , i modsætning til naturgas , og vil derfor flyde langs gulve og have en tendens til at slå sig ned på lave steder, såsom kældre . Der er to hovedfarer ved dette. Den første er en mulig eksplosion, hvis blandingen af ​​LPG og luft er inden for eksplosionsgrænserne, og der er en antændelseskilde. Den anden er kvælning på grund af LPG, der forskyder luft, hvilket forårsager et fald i iltkoncentrationen.

En fuld LPG -cylinder indeholder 86% væske; den tomrummet volumen vil indeholde damp ved et tryk, der varierer med temperaturen.

Anvendelser

LPG har en meget bred vifte af anvendelser, hovedsageligt brugt til cylindre på tværs af mange forskellige markeder som en effektiv brændstofcontainer inden for landbrug, rekreation, gæstfrihed, industri, byggeri, sejlads og fiskeri. Det kan tjene som brændstof til madlavning, centralvarme og vandopvarmning og er en særlig omkostningseffektiv og effektiv måde at opvarme boliger uden for net.

Madlavning

LPG bruges til madlavning i mange lande af økonomiske årsager, for nemheds skyld eller fordi det er den foretrukne brændstofkilde.

I Indien blev næsten 8,9 millioner tons LPG forbrugt i de seks måneder mellem april og september 2016 i den indenlandske sektor, hovedsageligt til madlavning. Antallet af indenlandske forbindelser er 215 millioner (dvs. en forbindelse for hver seks personer) med et oplag på mere end 350 millioner LPG -cylindre. Det meste af LPG -kravet er importeret. Gasforsyning i rørledninger i Indien er endnu ikke udviklet i større skala. LPG er subsidieret af den indiske regering til indenlandske brugere. En stigning i LPG -priserne har været en politisk følsom sag i Indien, da det potentielt påvirker middelklassens afstemningsmønster.

LPG var engang et standard madlavningsbrændstof i Hong Kong ; den fortsatte udvidelse af bygas til nyere bygninger har imidlertid reduceret LPG -forbruget til mindre end 24% af boligenhederne. Bortset fra elektriske, induktions- eller infrarøde ovne er LPG-brændte brændeovne imidlertid den eneste type, der er tilgængelig i de fleste forstadslandsbyer og mange offentlige boligområder.

LPG er det mest almindelige madlavningsbrændstof i brasilianske byområder, der bruges i stort set alle husstande, med undtagelse af byerne Rio de Janeiro og São Paulo, der har en infrastruktur til rørledning af naturgas. Siden 2001 modtager fattige familier et statsligt tilskud ("Vale Gás"), der udelukkende bruges til erhvervelse af LPG. Siden 2003 er dette tilskud en del af regeringens vigtigste social velfærdsprogram (" Bolsa Família "). Siden 2005 har det nationale olieselskab Petrobras også skelnet mellem LPG bestemt til madlavning og LPG bestemt til andre formål og praktiseret en lavere pris for førstnævnte. Dette er et resultat af et direktiv fra den brasilianske føderale regering, men dens dødsfald diskuteres i øjeblikket.

LPG bruges almindeligvis i Nordamerika til husholdnings madlavning og udendørs grill .

Landvarme

LPG -cylindre i Indien

Overvejende i Europa og landdistrikter i mange lande kan LPG være et alternativ til elektrisk opvarmning , fyringsolie eller petroleum . LPG bruges oftest i områder, der ikke har direkte adgang til rørgas.

LPG kan bruges som strømkilde til kraftvarme- og kraftteknologi (kraftvarmeproduktion). CHP er processen med at generere både elektrisk strøm og nyttig varme fra en enkelt brændstofkilde. Denne teknologi har gjort det muligt for LPG ikke kun at blive brugt som brændstof til opvarmning og madlavning, men også til decentral produktion af elektricitet.

Tappning af LPG på Marshalløerne til opbevaring

LPG kan opbevares på forskellige måder. LPG, som med andre fossile brændstoffer, kan kombineres med vedvarende energikilder for at give større pålidelighed og samtidig opnå en vis reduktion i CO 2 -emissioner. I modsætning til vind- og solfornyelige energikilder kan LPG imidlertid bruges som en selvstændig energikilde uden de uoverkommelige omkostninger ved elektrisk energilagring. I mange klimaer vil vedvarende energikilder som sol- og vindkraft stadig kræve konstruktion, installation og vedligeholdelse af pålidelige baselastkilder som f.eks. LPG -drevet produktion for at levere elektrisk strøm i løbet af hele året. 100% vind/sol er muligt, idet forbeholdet er, at selv i 2018 udgiften til den ekstra produktionskapacitet, der er nødvendig for at oplade batterier, plus omkostningerne ved batterilagring, stadig gør denne mulighed økonomisk mulig i kun et mindretal af situationer.

Motorbrændstof

LPG -påfyldningsstik på en bil Skoda 120
Hvidt kantet grønt diamantsymbol, der bruges på LPG-drevne køretøjer i Kina

Når LPG bruges til at forbrænde forbrændingsmotorer , kaldes det ofte for autogas eller auto propan. I nogle lande har den været brugt siden 1940'erne som et benzinalternativ til gnisttændingsmotorer. I nogle lande er der tilsætningsstoffer i væsken, der forlænger motorens levetid, og forholdet mellem butan og propan holdes ret præcist i brændstof -LPG. To nylige undersøgelser har undersøgt blandinger af LPG-brændstof-olie og fundet ud af, at røgemissioner og brændstofforbrug reduceres, men kulbrinteemissioner øges. Undersøgelserne blev delt om CO -emissioner, hvor den ene fandt betydelige stigninger, og den anden fandt små stigninger ved lav motorbelastning, men et betydeligt fald ved høj motorbelastning. Dens fordel er, at den er giftfri, ikke-ætsende og fri for tetraethyllead eller tilsætningsstoffer, og har en høj oktanværdi (102–108 RON afhængigt af lokale specifikationer). Det brænder mere rent end benzin eller brændselsolie og er især fri for partiklerne, der findes i sidstnævnte.

LPG har en lavere energitæthed pr. Liter end enten benzin eller brændselsolie, så det tilsvarende brændstofforbrug er højere. Mange regeringer pålægger mindre afgift på LPG end på benzin eller brændselsolie, hvilket hjælper med at opveje det større forbrug af LPG end af benzin eller fyringsolie. I mange europæiske lande kompenseres denne skattelettelse dog ofte med en langt højere årlig afgift på biler, der bruger LPG end på biler, der bruger benzin eller brændselsolie. Propan er det tredje mest anvendte motorbrændstof i verden. Estimater fra 2013 er, at over 24,9 millioner køretøjer drives af propangas på verdensplan. Over 25 millioner tons (over 9 milliarder amerikanske gallon) bruges årligt som køretøjsbrændstof.

Ikke alle bilmotorer er egnede til brug med LPG som brændstof. LPG giver mindre smøring af den øvre cylinder end benzin eller diesel, så LPG-drevne motorer er mere tilbøjelige til at slides på ventilen, hvis de ikke ændres passende. Mange moderne common rail -dieselmotorer reagerer godt på LPG -brug som supplerende brændstof. Det er her LPG bruges som brændstof såvel som diesel. Systemer er nu tilgængelige, der kan integreres med OEM -motorstyringssystemer.

Konverteringssæt kan skifte et køretøj dedikeret til benzin til at bruge et dobbelt system, hvor både benzin og LPG bruges i det samme køretøj.

Konvertering til benzin

LPG kan omdannes til alkylat, som er et førsteklasses benzinblandingsmateriale, fordi det har enestående anti-knock egenskaber og giver ren forbrænding.

Køling

LPG er med til at levere køling uden for nettet , normalt ved hjælp af et gasabsorberende køleskab .

Blandet af ren, tør propan (kølemiddelbetegnelse R-290 ) og isobutan (R-600a) har blandingen "R-290a" ubetydeligt ozonnedbrydningspotentiale og meget lavt global opvarmningspotentiale og kan tjene som en funktionel erstatning for R-12 , R-22 , R-134a og andre chlorfluorcarbon- eller hydrofluorcarbon- kølemidler i konventionelle stationære køle- og klimaanlæg.

En sådan udskiftning er i vid udstrækning forbudt eller frarådes i klimaanlæg til motorkøretøjer med den begrundelse, at brug af brændbare kulbrinter i systemer, der oprindeligt var designet til at transportere ikke-brændbart kølemiddel, udgør en betydelig risiko for brand eller eksplosion.

Leverandører og fortalere for kulbrintekølemidler argumenterer imod sådanne forbud med den begrundelse, at der har været meget få sådanne hændelser i forhold til antallet af køretøjers klimaanlæg fyldt med kulbrinter. En bestemt test, udført af en professor ved University of New South Wales , testede utilsigtet det værste scenarie med en pludselig og fuldstændig kølemiddeludstødning i kupeen efterfulgt af efterfølgende tænding. Han og flere andre i bilen pådrog sig mindre forbrændinger i ansigtet, ørerne og hænderne, og flere observatører modtog sårskader fra vinduespassagerrudens sprængte glas. Ingen kom alvorligt til skade.

Global produktion

Den globale LPG -produktion nåede over 292 millioner tons/år i 2015, mens det globale LPG -forbrug til over 284 mio. T/år. 62% af LPG udvindes fra naturgas, mens resten produceres af petrokemiske raffinaderier fra råolie . 44% af det globale forbrug er i den indenlandske sektor. USA er den førende producent og eksportør af LPG.

Forsyningssikkerhed

På grund af naturgassen og olieraffineringsindustrien er Europa næsten selvforsynende med LPG. Europas forsyningssikkerhed er yderligere sikret af:

  • en lang række kilder, både i og uden for Europa;
  • en fleksibel forsyningskæde via vand, jernbane og vej med mange ruter og indgangspunkter til Europa;

Ifølge skøn fra 2010-12 er de dokumenterede verdensreserver af naturgas , hvorfra det meste LPG stammer, på 300 billioner kubikmeter (10.600 billioner kubikfod). Tilføjet til LPG, der stammer fra krakning af råolie, udgør dette en stor energikilde, der stort set er uudnyttet og har et stort potentiale. Produktionen fortsætter med at vokse med en gennemsnitlig årlig hastighed på 2,2%, hvilket næsten sikrer, at der ikke er risiko for, at efterspørgslen overgår udbuddet i en overskuelig fremtid.

Sammenligning med naturgas

LPG består hovedsageligt af propan og butan, mens naturgas består af lettere metan og etan. LPG, fordampet og ved atmosfærisk tryk, har en højere brændværdi (46 MJ/m 3 svarende til 12,8 kWh/m 3 ) end naturgas ( metan ) (38 MJ/m 3 svarende til 10,6 kWh/m 3 ), hvilket betyder at LPG ikke bare kan erstatte naturgas. For at tillade brug af de samme brænderkontroller og for at sikre lignende forbrændingsegenskaber kan LPG blandes med luft for at producere en syntetisk naturgas (SNG), der let kan udskiftes. LPG/luftblandingsforhold er i gennemsnit 60/40, selvom dette er meget varierende baseret på de gasser, der udgør LPG. Metoden til bestemmelse af blandingsforholdene er ved at beregne blandingens Wobbe -indeks . Gasser med det samme Wobbe -indeks anses for at kunne udskiftes.

LPG-baseret SNG bruges i nødsikkerhedskopieringssystemer til mange offentlige, industrielle og militære installationer, og mange forsyningsselskaber bruger LPG- spidsbarberingsanlæg i tider med stor efterspørgsel til at kompensere for mangel på naturgas, der leveres til deres distributionssystemer. LPG-SNG-installationer bruges også under indledende introduktioner af gassystemer, når distributionsinfrastrukturen er på plads, før gasforsyninger kan tilsluttes. Udviklingsmarkeder i blandt andet Indien og Kina bruger LPG-SNG-systemer til at opbygge kundebaser inden udvidelse af eksisterende naturgassystemer.

LPG-baseret SNG eller naturgas med lokaliseret lager- og rørdistributionsnet til husholdningerne til catering til hver klynge på 5000 indenlandske forbrugere kan planlægges under den indledende fase af bygasnetsystemet. Dette ville fjerne den sidste kilometer LPG -cylindre vejtransport, der er årsag til trafik- og sikkerhedshindringer i indiske byer. Disse lokaliserede naturgasnet fungerer med succes i Japan med mulighed for at få forbindelse til bredere netværk i både landsbyer og byer.

Miljøeffekter

Kommercielt tilgængelig LPG stammer i øjeblikket hovedsageligt fra fossile brændstoffer. Brændende LPG frigiver kuldioxid , en drivhusgas . Reaktionen producerer også noget kulilte . LPG frigiver imidlertid mindre CO
2
energienhed end kul eller olie, men mere end naturgas. Det udsender 81% af CO
2
pr. kWh produceret af olie, 70% af kulens kulstof og mindre end 50% af det, der udledes af kulgenereret elektricitet, der distribueres via nettet. Som en blanding af propan og butan udsender LPG mindre kulstof pr. Joule end butan, men mere kulstof pr. Joule end propan.

LPG forbrænder mere rent end kulbrinter med højere molekylvægt, fordi det frigiver færre partikler .

Risiko for brand/eksplosion og afbødning

En sfærisk gasbeholder, der typisk findes i raffinaderier

I et raffinaderi eller gasanlæg skal LPG opbevares i trykbeholdere . Disse beholdere er enten cylindriske og vandrette eller sfæriske. Typisk er disse skibe designet og fremstillet i henhold til en vis kode. I USA er denne kode styret af American Society of Mechanical Engineers (ASME).

LPG beholdere har trykaflastningsventiler, således at når de udsættes for ydre varmekilder, vil de lufte erder til atmosfæren eller en afbrændingstårnet .

Hvis en tank udsættes for en brand med tilstrækkelig varighed og intensitet, kan den undergå en kogende væskeekspanderende dampeksplosion ( BLEVE ). Dette er typisk en bekymring for store raffinaderier og petrokemiske anlæg, der vedligeholder meget store beholdere. Generelt er tanke designet, så produktet ventilerer hurtigere, end trykket kan bygge til farlige niveauer.

Et middel, der bruges i industrielle omgivelser, er at udstyre sådanne beholdere med et mål for at give en brandbestandighed . Store, sfæriske LPG -beholdere kan have op til 15 cm stålvægtykkelse. De er udstyret med en godkendt overtryksventil ventil . En stor brand i nærheden af ​​fartøjet vil øge dets temperatur og tryk . Aflastningsventilen på toppen er designet til at aflufte overtryk for at forhindre brud på selve beholderen. I betragtning af en brand med tilstrækkelig varighed og intensitet kan trykket, der genereres af den kogende og ekspanderende gas, overstige ventilens evne til at udlufte overskuddet. Alternativt, hvis væskestanden på grund af fortsat udluftning falder under det område, der opvarmes, kan tankstrukturen overophedes og efterfølgende svækkes i dette område. Hvis begge forekommer, kan beholderen briste voldsomt og starte stykker af fartøjet ved høj hastighed, mens de frigivne produkter også kan antænde og potentielt forårsage katastrofal skade på alt i nærheden, herunder andre containere.

Folk kan blive udsat for LPG på arbejdspladsen ved at trække vejret ind, hudkontakt og øjenkontakt. The Occupational Safety and Health Administration (OSHA) har fastsat den lovbestemte grænse ( grænse Tilladt eksponering ) for LPG eksponering på arbejdspladsen som 1000 ppm (1800 mg / m 3 ) over en 8 timers arbejdsdag. Den nationale institut for Occupational Safety and Health (NIOSH) har fastsat en anbefalet eksponering grænse (REL) på 1000 ppm (1800 mg / m 3 ) over en 8 timers arbejdsdag. Ved niveauer på 2000 ppm, 10% af den nedre eksplosionsgrænse, betragtes LPG som umiddelbart farlig for liv og sundhed (udelukkende på grund af sikkerhedshensyn vedrørende eksplosionsfare).

Se også

Referencer

http://www.ces.iisc.ernet.in/energy/paper/alternative/calorific.html

eksterne links