Jak działa skroplony gaz ropopochodny

Pracownik stacji benzynowej napełnia taksówkę skroplonym gazem. Zobacz zdjęcia pojazdów napędzanych paliwami alternatywnymi. - LUIS LIWANAG / AFP / Getty Images

-Skroplony gaz ropopochodny lub gaz płynny jest jednym z najpowszechniejszych paliw alternatywnych stosowanych obecnie na świecie. W rzeczywistości w wielu miejscach nie jest to w ogóle paliwo alternatywne: gaz LPG jest podstawą ogrzewania i gotowania w niektórych obszarach Indii i niektórych obszarach wiejskich w Stanach Zjednoczonych. Kiedy gotujesz na kempingu lub na swoim podwórku przy użyciu grilla gazowego lub kuchenki kempingowej, używasz jakiejś formy gazu LP. Znany ze swojej wszechstronności i wydajności, LPG w dzisiejszych czasach wygląda na atrakcyjne źródło energii dla osób, które mają dość wysokich rachunków za ogrzewanie i szybko rosnących cen na stacjach benzynowych..

Galeria zdjęć pojazdu na paliwo alternatywne

-

W tym artykule dowiemy się skąd pochodzi gaz LP, do czego służy i jak można przerobić auto na to lżejsze i tańsze paliwo. -

Istnieją dwa gazy LP, które można przechowywać w postaci ciekłej przy umiarkowanym ciśnieniu -- propan i butan. Izobutan, który ma taki sam prosty wzór chemiczny jak butan, ale ma inną strukturę chemiczną. Zwykle butan i izobutan miesza się z propanem w różnych proporcjach, w zależności od przeznaczenia paliwa.

Propan jest szczególnie przydatne jako paliwo przenośne, ponieważ ma temperaturę wrzenia

-44 F (-42 C). Oznacza to, że nawet w bardzo niskich temperaturach odparuje, gdy tylko zostanie uwolniony z pojemnika pod ciśnieniem. Skutkuje to czysto spalającym się paliwem, które nie wymaga dużego sprzętu do jego odparowania i zmieszania z powietrzem. Wystarczy zwykła dysza.

Butan temperatura wrzenia wynosi około 31 F (-0,6 C), co oznacza, że ​​nie odparowuje w bardzo niskich temperaturach. Z tego powodu butan ma bardziej ograniczone zastosowania i jest mieszany z propanem zamiast być stosowany samodzielnie.

Jeden funt propanu może wytworzyć 21 548 BTU (brytyjskich jednostek termicznych) energii, podczas gdy butan może wytworzyć 21 221 BTU na funt [ref]. Dla porównania, oto jak gazy LP wypadają na tle innych paliw pod względem energii:

• Propan: 21,500 BTU za funt
• Butan: 21200 BTU za funt
• Benzyna: 17 500 BTU za funt
• Węgiel: 10000 BTU za funt
• Drewno: 7000 BTU za funt

W następnej sekcji dowiemy się, skąd pochodzi gaz LP.

Etan i metan?

Termin „skroplony gaz ropopochodny” czasami odnosi się do dowolnego palnego gazu, który występuje w postaci gazu w normalnych temperaturach i pod normalnym ciśnieniem - to znaczy gazów o temperaturze wrzenia stosunkowo bliskiej średniej temperaturze atmosfery ziemskiej. Zgodnie z tą definicją zarówno etan, jak i metan są gazami LP. Jednak zgodnie z Encyklopedią metod i urządzeń LP Gas Man „ciśnienie wymagane do skroplenia [etanu i metanu] oraz ilość metalu niezbędna do utrzymania ich w tych ciśnieniach sprawia, że ​​ich obsługa w ilościach handlowych jest niepraktyczna”.

Rafinerie ropy naftowej wytwarzają gazy LP w procesie produkcji innych, częściej używanych paliw. Zdjęcie dzięki uprzejmości Phillips Petroleum Company

Gaz LP jest paliwem kopalnym, podobnie jak ropa naftowa i gaz ziemny. Może być rafinowany z ropy naftowej i gazu ziemnego w taki sam sposób, jak benzyna jest rafinowana z ropy naftowej. Chociaż większość firm energetycznych nie koncentruje się na gazach LP, produkują je jednak, ponieważ są one produktem ubocznym procesu rafinacji innych paliw..

Kiedy firma energetyczna rysuje gazu ziemnego z ziemi około 90 procent to metan. Reszta to różne gazy LP, które firma oddziela od metanu, zanim metan trafi do rurociągów do wykorzystania w naszych domach. Ilość gazu płynnego pochodzącego z gazu ziemnego jest różna, ale zwykle wynosi od 1 do 3 procent [ref].

Gazy LP są oddzielane od ropa naftowa, także. W procesie rafinacji uzyskuje się około 3 procent gazu płynnego, chociaż gdyby rafinerie zostały przezbrojone tak, aby koncentrowały się na wydobyciu gazu płynnego, liczba ta mogłaby sięgać nawet 40 procent [ref]. Zobacz, jak działa rafinacja ropy naftowej, aby dowiedzieć się o tym procesie.

Następnie dowiemy się o niektórych z wielu zastosowań gazu płynnego.

Odkrycie gazu płynnego

Początkowo branża gazu ziemnego miała problemy z „dodatkowymi” związkami zawartymi w gazie. Propan i butan były niestabilne, łatwo odparowywały i wytwarzały wyższe ciśnienie pary podczas magazynowania i transportu gazu ziemnego. Pierwszym rozwiązaniem było po prostu „starzenie się” gazu ziemnego, pozwalając gazom LP na odparowanie do atmosfery.

Dr Walter Snelling, wynalazca i naukowcy, którzy pracowali dla US Geological Survey, rozpoczął eksperymenty ze skondensowanymi formami tych odpadów w 1910 r. Do 1911 r. wyprodukował próbki propanu i butanu i przewidział już system magazynowania i dystrybucji tych paliw . W 1913 roku uzyskał patent na swój sposób wytwarzania gazów LP [ref].

Zapalniczka na propan i kuchenka na propan Zdjęcie dzięki uprzejmości Amazon.com

Gaz LPG jest łatwy i bezpieczny w przechowywaniu, co czyni go bardzo przenośnym paliwem. Został wykorzystany w wielu różnych aplikacjach, z których niektóre prawdopodobnie używałeś samodzielnie. Małe, jednorazowe zapalniczki butanowe wykorzystują gaz LP, który najczęściej spotykasz na co dzień. Zawierają mieszaninę butanu i izobutanu.

Jeśli masz przenośny grill gazowy lub wybierasz się na kemping w przyczepie lub samochodzie kempingowym, również tam używasz gazu LP. Zbiornik gazu do ponownego napełnienia w Twoim grillu wykorzystuje propan, a zbiorniki z propanem w Twoim samochodzie kempingowym mogą zasilać piec, podgrzewać zbiornik ciepłej wody, a nawet zasilać lodówkę i zamrażarkę. Małe zbiorniki paliwa kempingowego dostępne w większości sklepów sportowych również wykorzystują propan. Dysze na zbiornikach zostały znormalizowane w całej branży kempingowej, więc zbiorniki te można przymocować do kuchenek kempingowych, latarni, małych podgrzewaczy wody i wielu innych urządzeń.

Propan jest przydatny w każdej sytuacji, w której potrzebne jest paliwo, ale nie jest praktyczne (lub możliwe) prowadzenie linii gazu ziemnego na miejsce. Gaz płynny można znaleźć na łodziach, w izolowanych kabinach i domkach myśliwskich lub na obszarach wiejskich, które nie są obsługiwane przez komercyjne firmy energetyczne. W krajach takich jak Indie, gdzie niektóre duże miasta nie mają niezawodnych usług związanych z gazem ziemnym lub innymi paliwami, gaz płynny ma znaczny udział w rynku energii. Codzienne potrzeby grzewcze i kulinarne zaspokaja propan zamiast oleju lub węgla.

Jednak gaz płynny nie jest przeznaczony tylko do użytku domowego i rekreacyjnego. W wielu gałęziach przemysłu gaz LPG jest źródłem ciepła podczas obróbki metali, szkła czy ceramiki. Wiele przemysłowych wózków widłowych jest zasilanych gazem LPG, ponieważ zapewnia on wystarczającą moc do wykonywania ciężkich prac, jednocześnie wytwarzając zredukowane opary i zanieczyszczenia w ograniczonych przestrzeniach magazynowych.

Jednym z najszybciej rozwijających się zastosowań gazu LP jest samochody. Coraz popularniejsze stają się samochody zbudowane lub przystosowane do pracy na gazie LPG - dowiemy się, dlaczego w następnym rozdziale.

Stacja paliw LPG Zdjęcie dzięki uprzejmości Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych

Według World Liquefied Petroleum Gas Association (WLPGA) ponad 9 milionów pojazdów w 38 krajach korzysta obecnie z gazu płynnego. To nie jest nowy pomysł: pojazdy napędzane propanem istnieją od dziesięcioleci. Korzyści obejmują zredukowane emisje, określane przez WLPGA jako „50% mniej tlenku węgla, 40% mniej węglowodorów, 35% mniej tlenków azotu (NOx) i 50% mniej potencjału tworzenia ozonu w porównaniu z benzyną” [ref]. Dzięki zachętom rządowym i ulgom podatkowym gaz LP używany w samochodach (znany jako autogaz) może być znacznie tańsza niż benzyna. Nawet bez zachęt jest to zwykle dużo tańsze. Autogaz to wysokooktanowe paliwo, oferujące osiągi porównywalne z benzyną i olejem napędowym, a wielu właścicieli twierdzi, że autogaz działa płynniej, co skutkuje mniejszym zużyciem elementów silnika.

Najłatwiejszym sposobem na rozpoczęcie korzystania z propanu do transportu jest zakup pojazdu, który został zaprojektowany i zbudowany na autogaz. Szeroka gama producentów, w tym główne amerykańskie koncerny samochodowe, takie jak Ford, General Motors i Daimler-Chrysler, oferują opcje napędzane propanem w niektórych modelach. Zazwyczaj nie znajdziesz tych aut na podłodze salonu - trzeba je zamówić na specjalne zamówienie. W niektórych przypadkach nie ma modelu produkcyjnego zasilanego gazem LPG, ale system LPG może być zainstalowany fabrycznie jako opcja. Przykłady samochodów oferowanych jako modele na gaz LP to Ford Crown Victoria, Dodge Ram, ciężarówka Ford F-150, Chevrolet Cavalier i Toyota Camry..

Zdjęcie dzięki uprzejmości The Greenfuel Company

Rzadko (choć częściej w Europie) samochody budowane są wyłącznie na paliwo LP-gaz. Silnik jest dostrojony i dostosowany specjalnie do pracy z maksymalną wydajnością na propanie, co skutkuje zmniejszonym zużyciem silnika i lepszymi przebiegami na dłuższą metę. Jednak wielu konsumentów obawia się, że znalezienie stacji paliw z propanem może być trudne. Z tego powodu większość samochodów na gaz LPG ma systemy dwupaliwowe -- jeden na benzynę i jeden na propan. Systemy są ustawione tak, aby w razie potrzeby automatycznie przełączały się między dwoma paliwami. Dzięki temu właściciele mogą używać czystego, taniego propanu, gdy jest dostępny, ale nadal mają możliwość szybkiego zatankowania na lokalnej stacji benzynowej, jeśli tego potrzebują.

Jak trudno jest znaleźć stację paliw z propanem? Właściwie nie jest to wcale trudne. W przeciwieństwie do niektórych innych paliw alternatywnych (takich jak wodór) istnieje już duża i stabilna infrastruktura dla pojazdów napędzanych propanem. Możesz skorzystać z Centrum Danych Paliw Alternatywnych, aby znaleźć najbliższe stacje tankowania LPG. Przykładowo, istnieje pięć punktów tankowania gazu LPG w promieniu 25 mil od domu autora w Buffalo w stanie Nowy Jork..

Zmodyfikowany Prius: hybryda LPG-elektryczna Zdjęcie dzięki uprzejmości Green Car Congress

W następnej sekcji omówimy podstawy związane z konwersją samochodu napędzanego benzyną do zasilania autogazem.

Przykład systemu konwersji dwupaliwowej Zdjęcie dzięki uprzejmości WTV-UK

Proces przestawiania samochodu na napędzany propanem jest dość wymagający i wymaga dobrej znajomości ogólnie systemów samochodowych. * Kilka firm oferuje zestawy zawierające wszystkie potrzebne części do konwersji. Osoby nieposiadające niezbędnej wiedzy powinny spróbować znaleźć lokalnego mechanika z doświadczeniem w konwersji gazu LPG, aby wykonać zadanie. Chociaż propan jest bardzo bezpieczny jako paliwo samochodowe, jeśli system nie zostanie prawidłowo zainstalowany, mogą wystąpić problemy z bezpieczeństwem.

Pierwszym krokiem jest wybranie pliku czołg. Większość konwersji to konwersje na dwa paliwa, co oznacza, że ​​nie będziesz wymieniać starego układu paliwowego, po prostu dodasz drugi. W rezultacie zbiornik z propanem zajmie część miejsca w Twoim samochodzie, zwykle w bagażniku.

Zbiornik pączków (po lewej) i czołg torpedowy Zdjęcie dzięki uprzejmości WTV-UK

Czołgi występują w formie „torpedy” lub „pączka”. Zbiorniki torpedowe mają zazwyczaj większą pojemność, ale zajmują więcej miejsca w samochodzie. Zbiorniki na pączki są zaprojektowane tak, aby pasowały do ​​wnęki na koło zapasowe Twojego samochodu. Są to mniejsze czołgi i będziesz musiał poświęcić zapasowe koło. W większych pojazdach można było zamontować wiele czołgów, aby zwiększyć pojemność.

Po przykręceniu zbiornika a punkt wypełnienia należy wiercić w karoserii samochodu, zwykle w pobliżu wlewu benzyny lub z tyłu bagażnika. Idealna lokalizacja to taka, która wymaga minimalnej liczby rur do podłączenia do zbiornika. Same przewody paliwowe są miedzianymi rurkami, które zapewniają pewną elastyczność podczas prowadzenia przewodów. Zbiornik musi być podłączony do punktu napełniania, a przewody muszą również przebiegać wzdłuż spodu samochodu aż do silnika.

ZA zawór elektromagnetyczny (Zawór LPG na powyższym schemacie) należy zamontować na przewodzie paliwowym pomiędzy zbiornikiem a silnikiem. Zawór ten odcina dopływ gazu LPG, gdy samochód jest zasilany benzyną i gdy silnik jest wyłączony. Posiada również wbudowany filtr, który usuwa wszelkie zabrudzenia, które mogą znajdować się w paliwie.

Następny główny komponent nazywa się a regulator, określany również jako a odparowalnik. Urządzenie to spełnia jedną z funkcji, jakie spełnia gaźnik w silniku benzynowym - wykorzystuje ciepło z płynów chłodniczych samochodu do odparowania propanu do postaci gazowej. Kolejna kontrola bezpieczeństwa odbywa się również na regulatorze. Zawiera obwód elektroniczny, który odcina przepływ gazu, jeśli silnik się zatrzyma lub zgaśnie. Regulator jest zwykle mniejszy od zwykłego gaźnika, więc znalezienie dla niego miejsca w komorze silnika nie powinno stanowić problemu.

Druga część funkcji gaźnika jest obsługiwana przez mikser zamontowany w kolektorze dolotowym. Mikser pobiera informacje z czujników samochodu lub ECU, a następnie kontroluje ilość gazu wpływającego do cylindrów.

Przełącznik / wskaźnik paliwa na desce rozdzielczej Zdjęcie dzięki uprzejmości Tinley Tech LPG Conversion

System należy następnie podłączyć do samochodu Układ elektryczny, pozwalające na sprawny wskaźnik paliwa, a także odpowiednią automatykę przełączanie między propanem a benzyną (wraz z ręcznym przełącznikiem na desce rozdzielczej). Muszą być połączenia z ECU samochodu, aby sterownik silnika mógł dostosować się do różnych ustawień paliwa.

Samochody z elektronicznym systemem wtrysku będą prawdopodobnie potrzebować elektronicznego emulator. Gdy samochód pracuje na gazie LPG, wtryskiwacze paliwa nie będą wysyłały żadnych informacji do innych czujników w samochodzie - zapali się wtedy kontrolka „check engine” i dadzą błędne odczyty diagnostyczne. Emulator fałszuje odpowiednie sygnały, aby ECU działał poprawnie.

Zestawy do konwersji zawierają bardziej szczegółowe instrukcje, ale jest to podstawowy przegląd tego, co musi się wydarzyć w konwersji dwupaliwowej.

Następnie dowiemy się, jak bezpieczny jest gaz LP.

*Zrzeczenie się: Nie należy tego traktować jako wskazówki podczas rzeczywistej konwersji LPG. Ma służyć jako przegląd procesu, a nie jako zestaw instrukcji. Jeśli nie masz dużego doświadczenia w samochodowych układach paliwowych i układach elektrycznych, zdecydowanie zalecamy, aby konwersja została wykonana przez profesjonalistę. Wszystkie przeróbki powinny zostać przetestowane i zatwierdzone przez profesjonalistę z doświadczeniem w testowaniu instalacji LPG przed ich użyciem.

Gazy LP są w rzeczywistości dość bezpieczne w porównaniu z innymi paliwami. Propan ma wysoką temperaturę zapłonu, około 850-950 F (450-510 C), w porównaniu do około 495 F (257 C) dla benzyny. Zmniejsza to prawdopodobieństwo samozapłonu.

Ponadto zbiorniki używane do przechowywania propanu są mocniejsze niż zbiorniki benzyny ze względu na ciśnienie potrzebne do utrzymania propanu w postaci płynnej. Dzięki temu przechowywanie propanu na pokładzie jest bezpieczniejsze niż w typowym zbiorniku gazu - jest bardziej odporne na pęknięcie w przypadku kolizji. Specjalne zawory i odcięcia bezpieczeństwa zwiększają współczynnik bezpieczeństwa.

Istnieją pewne wytyczne dotyczące bezpiecznego przechowywania gazu płynnego. Należy pamiętać, że zbiornik z propanem nigdy nie jest naprawdę pusty. Kiedy zbiornik jest napełniony, większość propanu znajduje się pod ciśnieniem wystarczającym do tego, że ma postać płynną. Ale przy bezpiecznych ciśnieniach nie cały propan jest skroplony - niewielka ilość jest w postaci gazowej, wypełniając pozostałą przestrzeń w zbiorniku. Im więcej propanu jest używane, ciśnienie spada, pozostawiając mniej propanu w postaci skroplonej, a więcej propanu wypełnia pozostałą przestrzeń.

Zbiorniki należy napełniać tylko z grubsza 80 procent pojemności. Zmiany temperatury mogą zmienić ciśnienie w zbiorniku. Gdybyś miał napełnić zbiornik do 100 procent w chłodny, pochmurny dzień, a następnego dnia zostawić samochód na słońcu, wzrost temperatury spowodowałby wzrost ciśnienia w zbiorniku, który mógłby spowodować jego awarię bez te 20 procent zapasu.

Aby uzyskać więcej informacji na temat gazu płynnego i powiązanych tematów, skorzystaj z łączy na następnej stronie.

Powiązane artykuły

• Jak działają silniki samochodowe
• Jak działają samochody elektryczne
• Jak działa benzyna
• Jak działają grille
• Jak działają samochody hybrydowe
• Jak działa gospodarka wodorowa

Więcej świetnych linków

• Światowe Stowarzyszenie Gazu Płynnego: O gazie LP
• Four Wheeler Magazine: Crawl This Way - pełzająca po skałach ciężarówka przerobiona na propan, więc będzie „jeździć do góry nogami”
• Lokalizator alternatywnych stacji paliw
• Stowarzyszenie Gazu Propanowego Kanady
• Ford Scorpio: przewodnik po konwersji LPG

Źródła

• Ford Scorpio: konw. LPG (2.0 16V) http://www.fordscorpio.co.uk/lpgconversion.htm
• Global Autogas Industry Network http://www.worldlpgas.com/gain/index.php
• Światowe Stowarzyszenie Gazów Płynnych: Informacje o gazie LP http://www.worldlpgas.com/mainpages/aboutlpgas/distribution.php
• NPGA.org: Snelling Discovery http://www.npga.org/files/public/Snelling_Discovery_1960s.pdf
• Porównanie zawartości BTU dla popularnych paliw http://www.cbbqa.com/grilling/Btuchart.html
• Stowarzyszenie Propan Gas Association of Canada http://www.propanegas.ca/files/Propane%20properties.pdf
• Leicester Auto & Marine Gas Services http://www.leicesterautogas.co.uk/lpg_sub.htm
• Samodzielna konwersja LPG w samochodach http://www.wps.com/LPG/LPG-book-final.html
• Calor: konwersja LPG http://www.lpg-vehicles.co.uk/lpg_conversions/lpg_vehicle_conversion.htm
• Turner, CC. Encyklopedia metod i sprzętu LP Gas Man's. Moore Gas, 1955.
• Stowarzyszenie Gazu Sprężonego. Podręcznik gazów sprężonych. Van Nostrand Reinhold, 1990. 0-442-21881-8.