Jak funguje zkapalněný ropný plyn

Obsluha čerpací stanice naplní taxi zkapalněným ropným plynem. Podívejte se na obrázky vozidel na alternativní paliva. - LUIS LIWANAG / AFP / Getty Images

-Zkapalněný ropný plyn nebo LP plyn je jedním z nejběžnějších alternativních paliv používaných v dnešním světě. Ve skutečnosti na mnoha místech to vůbec není alternativní palivo: LP plyn je základem pro vytápění a vaření v určitých oblastech Indie a některých venkovských oblastech Spojených států. Když vaříte v kempu nebo na zahradě pomocí plynového grilu nebo kempovacího kamna, používáte nějakou formu LP plynu. Známý svou všestranností a účinností, v současnosti LP plyn vypadá jako atraktivní zdroj energie pro lidi, kteří jsou obtěžovaní vysokými účty za topení a prudkým nárůstem cen u benzínového čerpadla.

Galerie obrázků z alternativního paliva

-

V tomto článku zjistíme, odkud LP plyn pochází, z čeho se používá a jak můžete převést své auto tak, aby běželo na toto lehčí a levnější palivo. -

Existují dva LP plyny, které lze skladovat v kapalné formě pouze s mírným tlakem -- propan a butan. Isobutane, který má stejný jednoduchý chemický vzorec jako butan, ale má jinou chemickou strukturu. Obvykle se butan a isobutan mísí s propanem v různých poměrech, v závislosti na zamýšleném použití paliva.

Propan je zvláště užitečné jako přenosné palivo, protože jeho bod varu je

-44 F (-42 ° C). To znamená, že i při velmi nízkých teplotách se bude odpařovat, jakmile se uvolní z tlakové nádoby. Výsledkem je čistě hořící palivo, které k odpařování a smíchání se vzduchem nevyžaduje mnoho zařízení. Postačí jednoduchá tryska.

Butane je bod varu je přibližně -0,6 ° C, což znamená, že se při velmi nízkých teplotách neodpaří. To je důvod, proč má butan omezenější použití a je namíchán s propanem místo toho, aby byl používán sám.

Jedna libra propanu může generovat 21,548 BTU (britské tepelné jednotky) energie, zatímco butan může produkovat 21 221 BTU za libru [ref]. Pro srovnání je zde uvedeno, jak se LP plyny hromadí s dalšími palivy z hlediska energie:

• Propan: 21 500 BTU za libru
• Butan: 21 200 BTU za libru
• Benzín: 17 500 BTU za libru
• Uhlí: 10 000 BTU za libru
• Dřevo: 7 000 BTU za libru

V další části zjistíme, odkud plyn pochází.

Ethane a methan?

Termín „zkapalněný ropný plyn“ se někdy vztahuje na jakýkoli hořlavý plyn, který existuje ve formě plynu při normálních teplotách a tlacích - tj. Plyny s bodem varu relativně blízkým průměrné teplotě zemské atmosféry. Podle této definice jsou ethanem i methanem LP plyny. Podle encyklopedie metod a zařízení LP Gas Man však „tlaky potřebné ke zkapalnění [ethanu a metanu] a množství kovu nezbytné k jejich udržení pod těmito tlaky činí jejich manipulaci v komerčním množství nepraktickým.“ “

Ropné rafinerie produkují LP plyny v procesu výroby jiných, běžně používaných paliv. Foto s laskavým svolením Phillips Petroleum Company

LPG je fosilní palivo, jako je ropa a zemní plyn. Lze jej rafinovat z ropy a zemního plynu stejným způsobem, jakým se benzín rafinuje z ropy. Zatímco většina energetických společností se nezaměřuje na LP plyny, přesto je vyrábějí, protože jsou vedlejším produktem rafinačního procesu pro jiná paliva..

Když energetická společnost čerpá zemní plyn ze země je asi 90 procent metanu. Zbytek je ve formě různých LP plynů, které se společnost oddělí od metanu dříve, než se metan přivádí do potrubí pro použití v našich domovech. Množství LP plynu, který pochází ze zemního plynu, se liší, ale obvykle je od 1 do 3 procent [ref].

LP plyny jsou od sebe odděleny ropa, také. Proces rafinace produkuje asi 3 procentní výtěžek LP plynů, ačkoli pokud by rafinerie byly obnoveny tak, aby se zaměřily na těžbu LP-plynů, mohlo by to být až 40 procent [ref]. Další informace o procesu naleznete v části Jak rafinace ropy funguje.

Dále se dozvíme o některých z mnoha využití LP LP.

Objev LP plynu

Zpočátku měl průmysl se zemním plynem problémy s „extra“ sloučeninami obsaženými v plynu. Propan a butan byl nestabilní, snadno se odpařil a při skladování a přepravě zemního plynu vytvořil vyšší tlak par. Prvním řešením bylo jednoduše „zvětrat“ zemní plyn a umožnit LP plynům vyvarovat se do atmosféry.

Dr. Walter Snelling, vynálezce a vědci, kteří pracovali pro americký geologický průzkum, začali experimentovat s kondenzovanými formami těchto odpadních materiálů v roce 1910. Do roku 1911 vyrobil vzorky propanu a butanu a již si představoval systém skladování a distribuce těchto paliv. . V roce 1913 mu byl udělen patent na jeho způsob výroby LP plynů [odkaz].

Zapalovač propanu a propanový sporák Foto s laskavým svolením Amazon.com

Skladování LP plynu je snadné a bezpečné, což z něj činí velmi přenosné palivo. Využívá se pro mnoho různých aplikací, z nichž některé jste pravděpodobně sami použili. Malé, jednorázové butanové zapalovače používají LP plyn, který s největší pravděpodobností uvidíte každý den. Obsahují směs butanu a isobutanu.

Máte-li přenosný plynový gril nebo jdete kempovat v obytném voze nebo v obytném voze, používáte tam také plyn na LP. Doplnitelná plynová nádrž na grilu používá propan a propanové nádrže na vašem karavanu mohou pohánět pec, ohřívat nádrž na horkou vodu nebo dokonce pohánět ledničku a mrazničku. Malé tanky kempového paliva dostupné ve většině obchodů se sportovním zbožím také používají propan. Trysky na nádržích byly standardizovány v celém kempingovém průmyslu, takže tyto nádrže mohou být připojeny k táckovým kamenům, lucernám, malým ohřívačům vody a řadě dalších zařízení.

Propan je užitečný v každé situaci, kdy je potřeba palivo, ale není praktické (nebo možné) vést potrubí na zemní plyn na místo. LPG najdete na lodích, v izolovaných chatkách a loveckých chatkách nebo ve venkovských oblastech, které nejsou obsluhovány komerčními energetickými společnostmi. V zemích, jako je Indie, kde některá velká města nemají spolehlivé služby v oblasti zemního plynu nebo jiného paliva, tvoří LP plyn hlavní podíl na trhu s energií. Každodenní potřeby vytápění a vaření jsou zásobovány propanem místo oleje nebo uhlí.

LP plyn však není určen pouze pro domácí a rekreační použití. Mnoho průmyslových odvětví používá LP plyn jako zdroj tepla pro zpracování kovů, zpracování skla nebo keramiku. Mnoho průmyslových vysokozdvižných vozíků je poháněno LP-plynem, protože LP-plyn poskytuje dostatek energie pro těžké zvedání a zároveň vytváří omezené výpary a znečišťující látky ve stísněných skladovacích prostorech.

Jedním z nejrychleji rostoucích využití LP je v automobilech. Auta postavená nebo přestavěná pro provoz na LP plyn se stávají stále běžnějšími - v následující sekci zjistíme, proč.

Čerpací stanice na LPG Foto s laskavým svolením Ministerstva energetiky USA

Podle Světové asociace pro zkapalněný ropný plyn (WLPGA) v současné době na LPG pracuje více než 9 milionů vozidel ve 38 zemích. Není to nový nápad: Vozidla s pohonem na propan jsou už po celá desetiletí. Výhody zahrnují snížené emise, uváděný WLPGA jako „50% méně oxidu uhelnatého, 40% méně uhlovodíků, 35% méně oxidů dusíku (NOx) a 50% méně potenciálu tvorby ozonu ve srovnání s benzínem“ [odkaz]. S vládními pobídkami a daňovými úlevami nastat, LP plyn použitý v autech (známý jak autogas) může být mnohem levnější než benzín. I bez pobídek je obvykle mnohem levnější. Autogas je vysoce oktanové palivo, nabízející výkon srovnatelný s benzínem a naftou, a mnoho majitelů tvrdí, že autogy běží hladce, což má za následek menší opotřebení součástí motoru..

Nejjednodušší způsob, jak začít používat propan pro přepravu, je koupit vozidlo, které bylo navrženo a vyrobeno pro použití autogů. Široká škála výrobců, včetně významných amerických automobilek, jako jsou Ford, General Motors a Daimler-Chrysler, nabízí u některých modelů možnosti poháněné propanem. Obvykle nenajdete tato auta v předváděcí místnosti - musí být objednána speciálně. V některých případech neexistuje žádný výrobní model poháněný LPG, ale LPG systém může být instalován jako volitelné příslušenství. Příklady automobilů, které jsou nabízeny jako LP modely, zahrnují Ford Crown Victoria, Dodge Ram, Ford F-150, Chevrolet Cavalier a Toyota Camry..

S laskavým svolením společnosti The Greenfuel Company

Zřídka (i když častěji v Evropě) jsou automobily konstruovány výhradně s palivovým systémem na LP-plyn. Motor je vyladěn a upraven speciálně tak, aby pracoval na maximální účinnost na propan, což má za následek snížené opotřebení motoru a lepší kilometrový výkon v dlouhodobém provozu. Mnoho spotřebitelů se však obává, že by bylo obtížné najít čerpací stanici s propanem. Z tohoto důvodu má většina vozů na plyn LP duální palivové systémy -- jeden pro benzín a jeden pro propan. Systémy jsou nastaveny tak, aby automaticky přepínaly mezi dvěma palivy podle potřeby. To umožňuje majitelům používat čistý, levný propan, když je k dispozici, ale stále mají možnost rychlého doplnění na místní čerpací stanici, pokud to potřebují..

Jak těžké je najít čerpací stanici s propanem? Vlastně to není vůbec těžké. Na rozdíl od některých jiných alternativních paliv (jako je vodík) již existuje velká a stabilní infrastruktura pro vozidla provozovaná na propan. Datové centrum alternativních paliv můžete použít k vyhledání nejbližších čerpacích stanic na LPG. Jako příklad lze uvést pět čerpacích stanic LPG do vzdálenosti 25 mil od autorova domu v Buffalu v Severní Americe..

Modifikovaný Prius: LPG-elektrický hybrid Foto s laskavým svolením kongresu Green Car

V další části se budeme věnovat základům přeměny benzínového automobilu na autogy.

Příklad systému pro přeměnu dvou paliv Foto s laskavým svolením WTV-UK

Proces přeměny automobilu na propan je poměrně náročný a vyžaduje dobré znalosti automobilových systémů obecně. * Několik společností nabízí soupravy, které zahrnují všechny potřebné součásti k provedení konverze. Ti, kteří nemají potřebné know-how, by se měli pokusit najít místního mechanika se zkušenostmi s přeměnou LP-plynů, aby tuto práci dokončili. Přestože je propan velmi bezpečný jako palivo pro automobily, pokud není systém správně nainstalován, mohou existovat bezpečnostní problémy.

Prvním krokem je výběr a nádrž. Většina konverzí je konverze s dvojitým palivem, což znamená, že nebudete vyměňovat svůj starý palivový systém, jednoduše přidáte sekundu. Výsledkem bude, že propanová nádrž zabere část úložného prostoru ve vašem autě, obvykle v kufru.

Kobliha (vlevo) a torpéda Foto s laskavým svolením WTV-UK

Tanky přicházejí ve tvaru torpéda nebo koblihy. Torpédové tanky mají obecně větší kapacitu, ale zabere více místa v autě. Nádrže na koblihy jsou navrženy tak, aby se vešly do rezervní pneumatiky vašeho automobilu. Jsou to menší nádrže a budete muset obětovat svou rezervní pneumatiku. Ve větších vozidlech můžete pro větší kapacitu namontovat více tanků.

Jakmile je nádrž zašroubovaná, výplňový bod musí být vyvrtána do karoserie automobilu, obvykle v blízkosti benzínového plnicího místa nebo na zadní straně kufru. Ideální místo je takové, které vyžaduje minimální potrubí pro připojení k nádrži. Samotná palivová potrubí jsou měděné trubky, které nabízejí určitou flexibilitu při vedení potrubí. Nádrž musí být připojena k plnicímu bodu a vedení musí také vést podél spodní strany vozu až k motoru.

A elektromagnetický ventil (LPG ventil ve výše uvedeném diagramu) musí být nainstalován na palivovém potrubí mezi nádrží a motorem. Tento ventil omezuje průtok LP plynu, když auto běží na benzín a když je motor vypnutý. Má také zabudovaný filtr, který odstraňuje veškeré nečistoty, které mohou být v palivu.

Další hlavní komponenta se nazývá a regulátor, také označován jako odpařovač. Toto zařízení vykonává jednu z funkcí, s nimiž karburátor pracuje v benzínovém motoru - využívá teplo z chladicích kapalin automobilu k odpařování propanu do plynové formy. K další bezpečnostní kontrole dochází také u regulátoru. Zahrnuje elektronický obvod, který zastaví průtok plynu, pokud se motor zastaví nebo zastaví. Regulátor je obvykle menší než běžný karburátor, takže hledání místa v motorovém prostoru by nemělo být problém.

Druhou část funkce karburátoru řeší a mixér namontované v sacím potrubí. Míchač bere informace ze senzorů vozu nebo z ECU a potom řídí množství plynu, který proudí do lahví.

Spínač / měřidlo paliva na palubní desce Foto s laskavým svolením Tinley Tech LPG Conversion

Systém musí být zapojen do automobilu elektrický systém, umožňující funkční měřidlo paliva, stejně jako správné automatické přepínání mezi propanem a benzínem (spolu s ručním spínačem namontovaným na přístrojové desce). Musí být připojena k ECU automobilu, aby se ovladač motoru mohl přizpůsobit různým nastavením paliva.

Vozidla s elektronickým vstřikovacím systémem budou pravděpodobně potřebovat elektroniku emulátor. Když vůz pracuje na LP plyn, vstřikovače paliva neposílají žádné informace ostatním senzorům ve vozidle - rozsvítí se kontrolka "zkontrolovat motor" a poskytne nesprávné diagnostické hodnoty. Emulátor předává správné signály, aby ECU mohla správně fungovat.

Konverzní sady přicházejí s podrobnějšími pokyny, ale toto je základní přehled toho, co se musí při konverzi s dvojitým palivem stát.

Dále zjistíme, jak bezpečný je LP plyn.

*Zřeknutí se odpovědnosti: Toto by nemělo být použito jako vodítko pro skutečnou konverzi LPG. Je zamýšlen jako přehled procesu a nikoli jako soubor pokynů. Pokud nemáte bohaté zkušenosti s palivovými systémy a elektrickými systémy pro automobily, důrazně se žádá, aby převod provedl odborník. Všechny konverze by měly být před použitím otestovány a schváleny odborníkem se zkušenostmi s testováním systémů LPG.

LP plyny jsou ve srovnání s jinými palivy ve skutečnosti docela bezpečné. Propan má vysokou teplotu vznícení, asi 850-510 ° F (450-510 ° C), ve srovnání s asi 497 ° F (257 ° C) pro benzín. Díky tomu je méně pravděpodobné, že se spontánně vznítí.

Také nádrže používané k ukládání propanu jsou silnější než benzínové nádrže kvůli tlaku potřebnému k udržení propanu v kapalné formě. Díky tomu je skladování propanu na palubě bezpečnější než u typické plynové nádrže - v případě kolize je odolnější proti prasknutí. Speciální pojistné ventily a uzavírací ventily zvyšují bezpečnostní faktor.

Pro bezpečné skladování LPG existuje několik pokynů. Je důležité si uvědomit, že propanová nádrž není nikdy úplně prázdná. Když je nádrž naplněna, většina propanu je pod dostatečným tlakem, že je v kapalné formě. Ale při bezpečném tlaku není zkapalněn veškerý propan - malé množství je ve formě plynu a zbytek prostoru v nádrži zaplňuje. Jak se používá více propanu, tlak se snižuje, takže zbývá méně propanu v zkapalněné formě a více propanového plynu zaplňuje zbývající prostor.

Nádrže by se měly plnit pouze zhruba 80 procent kapacity. Změny teploty mohou změnit tlak uvnitř nádrže. Pokud byste měli naplnit svou nádrž na 100 procent za chladného, ​​oblačného dne a poté nechat auto na slunci další den, zvýšení teploty by způsobilo zvýšení tlaku v nádrži, které by mohlo způsobit selhání bez že 20% světlá výška.

Další informace o LP Gas a souvisejících tématech naleznete v odkazech na následující stránce.

Související články

• Jak fungují automobilové motory
• Jak elektrická auta fungují
• Jak benzín funguje
• Jak grily fungují
• Jak fungují hybridní auta
• Jak funguje ekonomika vodíku

Další skvělé odkazy

• Světová asociace LP Gas: O LP Gas
• Časopis Four Wheeler: Crawl This Way - kamion s horolezeckou úpravou převedený na propan, takže „bude běžet vzhůru nohama“
• Vyhledávač alternativních čerpacích stanic
• Asociace pro propanový plyn v Kanadě
• Ford Scorpio: Průvodce konverzí LPG

Prameny

• Ford Scorpio: LPG Conv (2.0 16V) http://www.fordscorpio.co.uk/lpgconversion.htm
• Globální průmyslová síť Autogas http://www.worldlpgas.com/gain/index.php
• Světová asociace LP Gas: O LP Gas http://www.worldlpgas.com/mainpages/aboutlpgas/distribution.php
• NPGA.org: Snelling Discovery http://www.npga.org/files/public/Snelling_Discovery_1960s.pdf
• Srovnání obsahu běžných paliv BTU http://www.cbbqa.com/grilling/Btuchart.html
• Asociace pro propanový plyn v Kanadě http://www.propanegas.ca/files/Propane%20properties.pdf
• Leicester auto a námořní plynové služby http://www.leicesterautogas.co.uk/lpg_sub.htm
• Udělejte si sami automobilovou konverzi LPG http://www.wps.com/LPG/LPG-book-final.html
• Calor: LPG konverze http://www.lpg-vehicles.co.uk/lpg_conversions/lpg_vehicle_conversion.htm
• Turner, CC. LP Gas Man's Encyclopedia of Methods and Equipment. Moore Gas, 1955.
• Asociace stlačeného plynu. Příručka stlačených plynů. Van Nostrand Reinhold, 1990. 0-442-21881-8.