Zkapalněný ropný plyn - Liquefied petroleum gas

Dva 45 kg (99 liber) válce LPG na Novém Zélandu používané pro domácí dodávky.
Skupina 25 kg (55 lb) lahví LPG na Maltě
Minibusy na LPG v Hongkongu
LPG Ford Falcon taxík v Perthu
Cisternové vozy v kanadském vlaku pro přepravu zkapalněného ropného plynu po železnici.

Zkapalněný ropný plyn ( LPG , LP plyn nebo kondenzát ) je hořlavá směs uhlovodíkových plynů, jako je propan a butan .

LPG se používá jako topný plyn v topných zařízeních , kuchyňských zařízeních a vozidlech. Stále více se používá jako aerosolový pohon a chladivo , nahrazující chlorfluoruhlovodíky ve snaze omezit poškození ozonové vrstvy . Pokud je specificky používán jako palivo vozidla, je často označován jako autogas .

Odrůdy LPG, které se nakupují a prodávají, zahrnují směsi, které jsou většinou propanem ( C.
3
H
8
), většinou butan ( C.
4
H
10
), a nejčastěji směsi obsahující jak propan, tak butan. V zimě na severní polokouli obsahují směsi více propanu, zatímco v létě obsahují více butanu. Ve Spojených státech se prodávají hlavně dva druhy LPG: komerční propan a HD-5. Tyto specifikace jsou publikovány asociací Gas Processors Association (GPA) a American Society of Testing and Materials. V těchto specifikacích jsou také uvedeny směsi propan/butan.

Propylen , butyleny a různé další uhlovodíky jsou obvykle také přítomny v malých koncentracích, jako je C
2
H
6
, CH
4
a C.
3
H
8
. HD-5 omezuje množství propylenu, které lze umístit do LPG, na 5% a používá se jako specifikace autogasu. Aby byl únik snadno detekován, je přidán silný odorant , ethanethiol . Mezinárodně uznávaná evropská norma je EN 589 . Ve Spojených státech, tetrahydrothiofen (thiophane) nebo amyl merkaptan jsou rovněž schváleny aromatické látky, i když ani v současné době využívána.

LPG se připravuje rafinací ropy nebo „mokrého“ zemního plynu a je téměř výhradně získáváno ze zdrojů fosilních paliv , vyrábí se během rafinace ropy (ropy) nebo se získává z proudů ropy nebo zemního plynu, které vycházejí ze země. Poprvé jej vyrobil v roce 1910 Dr. Walter Snelling a první komerční produkty se objevily v roce 1912. V současné době poskytuje asi 3% veškeré spotřebované energie a hoří relativně čistě bez sazí a velmi malých emisí síry . Jelikož se jedná o plyn, nepředstavuje nebezpečí znečištění půdy ani vody , ale může způsobit znečištění ovzduší . LPG má typickou specifickou výhřevnost 46,1 MJ/kg ve srovnání s 42,5 MJ/kg pro topný olej a 43,5 MJ/kg pro špičkový benzín (benzín). Jeho energetická hustota na jednotku objemu 26 MJ/L je však nižší než u benzinu nebo topného oleje, protože jeho relativní hustota je nižší (asi 0,5–0,58 kg/l, ve srovnání s 0,71–0,77 kg/l u benzínu ) .

Kromě použití jako energetického nosiče je LPG také slibnou surovinou v chemickém průmyslu pro syntézu olefinů, jako je ethylen, propylen, buten a kyselina akrylová.

Protože je jeho bod varu nižší než pokojová teplota a teplo, LPG se za normálních teplot a tlaků rychle odpaří a obvykle se dodává v ocelových nádobách pod tlakem . Obvykle jsou naplněny na 80–85% své kapacity, aby umožnily tepelnou roztažnost obsažené kapaliny. Poměr mezi objemy odpařeného plynu a zkapalněného plynu se mění v závislosti na složení, tlaku a teplotě, ale obvykle se pohybuje kolem 250: 1. Tlak, při kterém se LPG stává kapalným, nazývaný jeho tlak par , se rovněž mění v závislosti na složení a teplotě; například je to přibližně 220 kilopascalů (32 psi) pro čistý butan při 20 ° C (68 ° F) a přibližně 2200 kilopascalů (320 psi) pro čistý propan při 55 ° C (131 ° F) (Toto srovnání je docela bezcenné, jako se zvyšováním teploty, existuje také zvýšení tlaku. Jako takový je nutný tlak par butanu při 55 ° C nebo propanu při 20 ° C). LPG je na rozdíl od zemního plynu těžší než vzduch , a proto bude proudit po podlahách a má tendenci se usazovat na nízkých místech, jako jsou sklepy . S tím souvisí dvě hlavní nebezpečí. První je možný výbuch, pokud je směs LPG a vzduchu v mezích výbušnosti a existuje zdroj zapálení. Druhým je udušení způsobené vytlačováním vzduchu LPG, což způsobuje pokles koncentrace kyslíku.

Plný LPG válec obsahuje 86% kapaliny; úbytek kapaliny objem bude obsahovat páry při tlaku, který se mění s teplotou.

Využití

LPG má velmi široké spektrum použití, používá se hlavně pro válce na mnoha různých trzích jako účinný zásobník paliva v zemědělství, rekreaci, pohostinství, průmyslu, stavebnictví, plachtění a rybolovu. Může sloužit jako palivo pro vaření, ústřední topení a ohřev vody a představuje obzvláště nákladově efektivní a efektivní způsob vytápění domů mimo rozvodnou síť.

Vaření

LPG se v mnoha zemích používá k vaření z ekonomických důvodů, pro pohodlí nebo proto, že je preferovaným zdrojem paliva.

V Indii se za šest měsíců od dubna do září 2016 v domácím sektoru spotřebovalo téměř 8,9 milionu tun LPG, zejména na vaření. Počet domácích přípojek je 215 milionů (tj. Jedno spojení na každých šest lidí) s oběhem více než 350 milionů lahví LPG. Většina požadavků na LPG se dováží. Pipe městské dodávky plynu v Indii zatím nejsou rozvinuty v zásadním měřítku. LPG je dotováno indickou vládou pro domácí uživatele. Zvýšení cen LPG je v Indii politicky citlivou záležitostí, protože potenciálně ovlivňuje vzor hlasování střední třídy .

LPG bylo kdysi v Hongkongu standardním palivem na vaření ; pokračující expanze městského plynu do novějších budov však snížila využití LPG na méně než 24% bytových jednotek. Kromě elektrických, indukčních nebo infračervených kamen jsou však kamna na LPG jediným typem dostupným ve většině příměstských vesnic a mnoha veřejných sídlištích.

LPG je nejběžnějším palivem na vaření v brazilských městských oblastech a používá se prakticky ve všech domácnostech, s výjimkou měst Rio de Janeiro a São Paulo, které mají infrastrukturu plynovodu. Od roku 2001 dostávají chudé rodiny státní dotaci („Vale Gás“) používanou výhradně na pořízení LPG. Od roku 2003 je tento grant součástí hlavního vládního programu sociální péče („ Bolsa Família “). Také od roku 2005 národní ropná společnost Petrobras rozlišuje mezi LPG určeným k vaření a LPG určeným pro jiné účely, přičemž pro první jmenované praktikuje nižší cenu. Vyplývá to ze směrnice brazilské federální vlády, ale v současné době se diskutuje o jejím zániku.

LPG se v Severní Americe běžně používá pro domácí vaření a venkovní grilování .

Venkovské vytápění

Láhve na LPG v Indii

Převážně v Evropě a venkovských částech mnoha zemí může LPG poskytovat alternativu k elektrickému vytápění , topnému oleji nebo petroleji . LPG se nejčastěji používá v oblastech, které nemají přímý přístup k potrubí zemního plynu.

LPG může být použit jako zdroj energie pro kombinované tepelné a energetické technologie (CHP). Kogenerace je proces výroby elektrické energie a užitečného tepla z jednoho zdroje paliva. Tato technologie umožnila využití LPG nejen jako paliva pro vytápění a vaření, ale také pro decentralizovanou výrobu elektrické energie.

Skladování LPG na Marshallových ostrovech za účelem skladování

LPG lze skladovat různými způsoby. LPG, stejně jako ostatní fosilní paliva, lze kombinovat s obnovitelnými zdroji energie, aby byla zajištěna větší spolehlivost a současně bylo dosaženo určitého snížení emisí CO 2 . Na rozdíl od větrných a solárních obnovitelných zdrojů energie lze však LPG použít jako samostatný zdroj energie bez nepřiměřených nákladů na skladování elektrické energie. V mnoha klimatických podmínkách by obnovitelné zdroje, jako je sluneční a větrná energie, stále vyžadovaly výstavbu, instalaci a údržbu spolehlivých základních energetických zdrojů, jako je generace poháněná LPG, aby poskytovaly elektrickou energii po celý rok. Možný je 100% vítr/sluneční záření, přičemž upozorněním je, že i v roce 2018 náklady na dodatečnou výrobní kapacitu nezbytnou k nabíjení baterií plus náklady na elektrické úložiště baterií stále činí tuto možnost ekonomicky proveditelnou pouze v menšině situací.

Motorové palivo

Konektor plnění LPG na vozidle Škoda 120
Symbol zeleného diamantu s bílým okrajem používaný na vozidlech poháněných LPG v Číně

Když se LPG používá k pohonu spalovacích motorů , je často označován jako autogas nebo auto propan. V některých zemích se používá od čtyřicátých let minulého století jako benzínová alternativa pro zážehové motory. V některých zemích jsou v kapalině přísady, které prodlužují životnost motoru, a poměr butanu k propanu je v LPG paliva poměrně přesný. Dvě nedávné studie zkoumaly palivové směsi LPG-palivo-olej a zjistily, že emise kouře a spotřeba paliva se snižují, ale emise uhlovodíků se zvyšují. Studie byly rozděleny na emise CO, přičemž jedna zjistila významné zvýšení a druhá mírné zvýšení při nízkém zatížení motoru, ale značný pokles při vysokém zatížení motoru. Jeho výhodou je, že je netoxický, nekorozivní a neobsahuje tetraethyllead ani žádné přísady a má vysoké oktanové číslo (102–108 RON v závislosti na místních specifikacích). Spaluje čistěji než benzín nebo topný olej a je zvláště bez částic v něm obsažených.

LPG má nižší hustotu energie na litr než benzín nebo topný olej, takže ekvivalentní spotřeba paliva je vyšší. Mnoho vlád ukládá nižší daně na LPG než na benzín nebo topný olej, což pomáhá kompenzovat vyšší spotřebu LPG než benzínu nebo topného oleje. V mnoha evropských zemích je však tato daňová úleva často kompenzována mnohem vyšší roční daní na automobily využívající LPG než na automobily využívající benzín nebo topný olej. Propan je třetím nejpoužívanějším motorovým palivem na světě. Odhady na rok 2013 odhadují, že propanem je po celém světě poháněno více než 24,9 milionu vozidel. Více než 25 milionů tun (více než 9 miliard amerických galonů) se ročně spotřebuje jako palivo do vozidel.

Ne všechny automobilové motory jsou vhodné pro použití s ​​LPG jako palivem. LPG poskytuje menší mazání horních válců než benzín nebo nafta, takže motory poháněné LPG jsou náchylnější k opotřebení ventilů, pokud nejsou vhodně upraveny. Mnoho moderních dieselových motorů common rail dobře reaguje na použití LPG jako doplňkového paliva. Zde se LPG používá jako palivo i nafta. Nyní jsou k dispozici systémy, které se integrují se systémy správy motoru OEM.

Konverzní sady mohou přepnout vozidlo určené na benzín na použití duálního systému, ve kterém je ve stejném vozidle použit benzín i LPG.

Přestavba na benzín

LPG lze přeměnit na alkylát, což je prvotřídní směs benzínu, protože má výjimečné vlastnosti proti klepání a zajišťuje čisté hoření.

Chlazení

LPG je nápomocný při poskytování off-the-grid chlazení, obvykle pomocí plynové absorpční chladničky .

Směs „R-290a“, smíchaná s čistým, suchým propanem (označení chladiva R-290 ) a isobutanem (R-600a), má zanedbatelný potenciál poškozování ozónové vrstvy a velmi nízký potenciál globálního oteplování a může sloužit jako funkční náhrada za R-12 , R-22 , R-134a a jiná chlorfluoruhlovodíková nebo hydrofluoruhlovodíková chladiva v konvenčních stacionárních chladicích a klimatizačních systémech.

Taková náhrada je v klimatizačních systémech motorových vozidel široce zakázána nebo se nedoporučuje z toho důvodu, že používání hořlavých uhlovodíků v systémech původně určených k přepravě nehořlavého chladiva představuje značné riziko požáru nebo výbuchu.

Prodejci a zastánci uhlovodíkových chladiv argumentují proti takovýmto zákazům s odůvodněním, že vzhledem k počtu klimatizačních systémů vozidel naplněných uhlovodíky došlo k velmi malému počtu případů. Jeden konkrétní test provedený profesorem z University of New South Wales neúmyslně testoval scénář nejhoršího případu náhlého a úplného vytlačení chladiva do prostoru pro cestující s následným zapálením. On a několik dalších v autě utrpěli menší popáleniny obličeje, uší a rukou a několik pozorovatelů dostalo tržné rány od prasklého skla okna spolujezdce. Nikdo nebyl vážně zraněn.

Globální produkce

Celosvětová produkce LPG dosáhla v roce 2015 více než 292 milionů metrických tun ročně, zatímco celosvětová spotřeba LPG přes 284 mil. T/rok. 62% LPG se získává ze zemního plynu, zatímco zbytek vyrábí petrochemické rafinerie ze surové ropy . 44% světové spotřeby je v domácím sektoru. USA jsou předním výrobcem a vývozcem LPG.

Zabezpečení dodávky

Díky zemnímu plynu a ropnému rafinérskému průmyslu je Evropa v LPG téměř soběstačná. Bezpečnost dodávek v Evropě je dále zajištěna:

  • široká škála zdrojů, v Evropě i mimo ni;
  • flexibilní dodavatelský řetězec po vodě, železnici a silnici s mnoha trasami a vstupními body do Evropy;

Podle odhadů 2010–12 dosahují osvědčené světové zásoby zemního plynu , z něhož pochází většina LPG, 300 bilionů kubických metrů (10 600 bilionů kubických stop). Přidáno k LPG pocházejícímu z krakovací ropy, to představuje hlavní energetický zdroj, který je prakticky nevyužitý a má obrovský potenciál. Produkce nadále roste průměrným ročním tempem 2,2%, což prakticky zajišťuje, že v dohledné budoucnosti nehrozí riziko, že poptávka převýší nabídku.

Srovnání se zemním plynem

LPG se skládá převážně z propanu a butanu, zatímco zemní plyn se skládá z lehčího metanu a etanu. LPG, odpařovaný a za atmosférického tlaku, má vyšší výhřevnost (46 MJ/m 3, což odpovídá 12,8 kWh/m 3 ) než zemní plyn ( metan ) (38 MJ/m 3, což odpovídá 10,6 kWh/m 3 ), což znamená že LPG nelze jednoduše nahradit zemním plynem. Aby bylo možné použít stejné ovládání hořáku a zajistit podobné vlastnosti spalování, lze LPG mísit se vzduchem za vzniku syntetického zemního plynu (SNG), který lze snadno nahradit. Poměry směšování LPG/vzduchu jsou v průměru 60/40, i když se to velmi liší podle plynů tvořících LPG. Metoda pro stanovení směšovacích poměrů je pomocí výpočtu Wobbeho indexu směsi. Plyny se stejným Wobbeho indexem jsou považovány za zaměnitelné.

SNG na bázi LPG se používá v nouzových záložních systémech pro mnoho veřejných, průmyslových a vojenských zařízení a mnoho veřejných služeb využívá v době vysoké poptávky holicí zařízení na LPG k vyrovnání nedostatku zemního plynu dodávaného do jejich distribučních systémů. Zařízení LPG-SNG se také používají při počátečním zavádění plynárenské soustavy, kdy je před připojením dodávek plynu vybudována distribuční infrastruktura. Rozvojové trhy v Indii a Číně (mimo jiné) používají systémy LPG-SNG k vybudování zákaznické základny před rozšířením stávajících systémů zemního plynu.

V počáteční fázi systému městské plynárenské sítě lze naplánovat SNG na bázi LPG nebo zemní plyn s lokalizovanou distribuční sítí pro skladování a potrubí do domácností za účelem zásobování každého klastru 5 000 domácích spotřebitelů. Tím by byla odstraněna silniční doprava LPG válců na poslední míli, která je v indických městech příčinou dopravních a bezpečnostních překážek. Tyto lokalizované sítě zemního plynu úspěšně fungují v Japonsku s možností připojení k širším sítím ve vesnicích i městech.

Účinky na životní prostředí

Komerčně dostupný LPG se v současné době získává hlavně z fosilních paliv. Při spalování LPG se uvolňuje oxid uhličitý , skleníkový plyn . Reakce také produkuje určité množství oxidu uhelnatého . LPG však uvolňuje méně CO
2
na jednotku energie než uhlí nebo ropa, ale více než zemní plyn. Vypouští 81% CO
2
na kWh vyprodukovanou ropou 70% uhlí a méně než 50% elektřiny emitované uhelnou elektřinou distribuovanou prostřednictvím sítě. LPG jako směs propanu a butanu emituje méně uhlíku na joul než butan, ale více uhlíku na joul než propan.

LPG spaluje čistěji než uhlovodíky s vyšší molekulovou hmotností, protože uvolňuje méně částic .

Riziko požáru/výbuchu a jeho zmírnění

Sférický zásobník plynu se obvykle nachází v rafinériích

V rafinérii nebo plynárně musí být LPG skladováno v tlakových nádobách . Tyto kontejnery jsou buď válcové a horizontální nebo sférické. Obvykle jsou tyto nádoby navrženy a vyrobeny podle nějakého kódu. Ve Spojených státech se tento kód řídí Americkou společností mechanických inženýrů (ASME).

Nádoby na LPG mají přetlakové ventily, takže když jsou vystaveny vnějším zdrojům vytápění, odvádějí LPG do atmosféry nebo do světlice .

Pokud je nádrž vystavena požáru dostatečné délky a intenzity, může dojít k výbuchu vroucí kapaliny expandující páry ( BLEVE ). To je obvykle problém velkých rafinerií a petrochemických závodů, které udržují velmi velké kontejnery. Obecně jsou nádrže navrženy tak, aby se produkt odvětral rychleji, než se tlak může zvýšit na nebezpečné úrovně.

Jednou z nápravných opatření, která se používají v průmyslovém prostředí, je vybavit takové kontejnery opatřením zajišťujícím hodnocení požární odolnosti . Velké sférické kontejnery na LPG mohou mít tloušťku ocelové stěny až 15 cm. Jsou vybaveny schváleným přetlakovým ventilem . Velký požár v blízkosti plavidla zvýší jeho teplotu a tlak . Odlehčovací ventil nahoře je navržen tak, aby odváděl přebytečný tlak, aby se zabránilo prasknutí samotné nádoby. Vzhledem k dostatečně dlouhému a intenzivnímu ohni může tlak generovaný vroucím a expandujícím plynem překročit schopnost ventilu ventilovat přebytek. Alternativně, pokud kvůli pokračujícímu odvětrávání hladina kapaliny klesne pod ohřívanou oblast, může být konstrukce nádrže přehřátá a následně v této oblasti oslabena. Pokud k tomu dojde, nádoba se může prudce roztrhnout a vypustit kusy nádoby vysokou rychlostí, zatímco uvolněné produkty se mohou také vznítit, což může způsobit katastrofické poškození čehokoli v okolí, včetně jiných kontejnerů.

Lidé mohou být LPG na pracovišti vystaveni vdechováním, kontaktem s kůží a očním kontaktem. Úřad pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (OSHA) stanovil zákonný limit ( přípustný limit expozice ) pro expozici LPG na pracovišti na 1 000 ppm (1 800 mg/m 3 ) během 8hodinového pracovního dne. Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví (NIOSH) stanovila omezení doporučená expozice (REL) 1000 ppm (1800 mg / m 3 ) v průběhu 8 hodin pracovního dne. Při úrovních 2 000 ppm, 10% spodního výbušného limitu, je LPG považován za bezprostředně nebezpečný pro život a zdraví (výlučně z bezpečnostních důvodů týkajících se rizika výbuchu).

Viz také

Reference

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

externí odkazy