گاز مايع
Lpg & Lng چيست؟
گاز مايع (LPG) Liquefied Petroleum GAS
گاز مايع که بصورت مخفف LPG ناميده مي شود معمولاً عمدتاً از دو ترکيب هيدروکربني پروپان و بوتان با فرمول شيميايي C4H10, C3H8 تشکيل شده است. بوتان خود شامل دو ترکيب ايزوبوتان ونرمال بوتان است. LPG که معمولاً در برخي نقاط دنيا به نام ترکيب عمده آن، پروپان، نيز شناخته مي شود بعنوان محصول فرعي فرآيندهاي تصفيه و توليد گاز طبيعي و پالايش نفت خام توليد مي شود. LPG در آمريکا عمدتاً از 90% پروپان، 5 2% بوتان و هيدروکربنهاي سنگين و مقدار کمي نيز اتان و پروپلين تشکيل شده است. گاز مايع فاقد رنگ، بو و مزه است و بطور کلي زيان آور نيست ولي در صورتيکه حجم زيادي از آن استشمام گردد باعث بيهوشي خواهد شد. به منظور آگاهي از نشت گاز مايع ترکيبات گوگرد دار بنام مرکاپتان شامل اتيل مرکاپتان و متيل مرکاپتان به گاز مايع افزوده مي شود. LPG در شرايط فشار و دماي عادي بصورت گاز است و تحت فشار atm10-8 ، اجزا آن به مايع تبديل مي شود. بنابراين نگهداري و حمل و نقل اين محصول به سادگي امکان پذير است. البته ترکيبات LPG براي مکانهاي مختلف و در فصول مختلف متفاوت است. براي مثال گاز مايع ارائه شده به مصرف کنندگان در ايران در فصول مختلف بين (90-50) درصد بوتان و (50-10) درصد پروپان و تا 2% ترکيبات سنگين تر مثلاً پنتان دارد. به علت کيفيت سوخت گاز مايع LPG و کاهش انتشار آلاينده ها، استفاده از اين سوخت در جهان به صورت فزاينده اي مورد توجه بوده و در کشورهاي مختلف مانند ايتاليا (با 1500000 خودرو)، ژاپن، امريکا، انگليس استفاده از اين سوخت جايگزين مورد حمايت و تشويق دولتها مي باشد.
مزاياي LPG شامل در دسترس بودن ( درکشورهاي توليد کننده)، ايمني، نياز به تغييرات جزيي در موتور خودروها و بازدهي مناسب سوخت مي باشد. جهت مايع نمودن، اين گاز در فشار حدود 8 تا 10 اتمسفر در مخازن فلزي با استحکام مناسب ذخيره مي شود. چون اين مخازن مجهز به شير قطع جريان در صورت نشت از خطوط انتقال سوخت هستد استفاده از آنها ايمن تر از بنزين مي باشد.
LPG به موتور محفظه احتراق به صورت بخار وارد مي شود، لذا روغن را از ديواره سيلندرها نمي شويد، يا در شرايط سرد بودن موتور، روغن را رقيق نمي کند. همچنين، مواد آلاينده مانند اسيد سولفوريک، ياذرات کربن را وارد روغن موتور نمي نمايد.
بنابراين موتورهايي که با سوخت گاز مايع کار مي کنند هزينه تعميرات و نگهداري کمتري خواهند داشت. چون LPG داراي عدد اکتان بالا حدود (RON=105) مي باشد قدرت موتور يا بازدهي سوخت بدون افزايش ضربه در موتور، با افزايش ضريب تراکم قابل افزايش است.
معايب LPG:
در مقايسه با بنزين، LPG داراي محتواي انرژي (energy content) کمتر است، لذا مخزن سوخت بايد بزرگتر از مخزن بنزين بوده و بعلت اينکه مخزن تحت فشار مي باشد سنگين تر خواهد بود و هزينه خودروهاي با سوخت LPG بين 2000 –1000 دلار گرانتر از خودروهاي بنزيني مي باشد. البته قيمت LPG در سطح جهاني تقريبا مشابه قيمت بنزين است.
با توجه به اينکه گاز مايع بعنوان محصول فرعي پالايشگاههاي گاز و نفت توليد مي شود لذا فراواني منابع آن کاملاً محدود است. لذا بعنوان راه حل اساسي در کاهش الودگي و جايگزيني سوخت در بسياري از نقاط جهان نمي تواند مطرح باشد.
به لحاظ ايمني، چون گاز پروپان سنگين تر از هواست در صورت نشت، بصورت لکه روي سطح زمين باقي مانده و در آبهاي زيرزميني نيز نفوذ مي کند. امکان شعله ور شدن آن روي سطح زمين نيز هست. لذا از اين حيث بايد در حمل و نقل و حين استفاده، نهايت دقت در جلوگيري از نشت LPG صورت گيرد.
از ساير معايب اين سوخت مي توان به افت قدرت موتور در موتورهاي تبديلي به ميزان 10-15 درصد و عدم توانائي مناسب موتور در عبور از سربالائي ها اشاره نمود.
در موتورهاي تبديلي اگر موتور به طور مناسب تبديل نگرديده باشد در تابستانها گاز بصورت خشک سوخته و باعث جوش آمدن موتور مي گردد. و در زمستان نيز براي شروع و استارت موتور داراي مشکل بوده و بايد با بنزين موتور تبديلي روشن گردد.
انتشار گازهاي آلاينده:
از ديدگاه زيست محيطي استفاده از LPG بصورت استانداردداراي کمترين چرخه حيات انتشار گازهاي گلخانه اي در مقايسه با ساير سوختهاي تجاري است. پتانسيل کاهش اوزون با استفاده از اين سوخت به نصف بنزين کاهش مي يابد، همچنين انتشار هيدروکربنهاي نسوخته 3 1 اکسيدهاي نيتروژن 20%، منواکسيد کربن 60% در مقايسه با بنزين کاهش مي يابد
گاز طبيعي مايع (LNG)
گاز طبيعي چنانچه در فشار اتمسفر تا دماي F º260- سرد شود، به حالت مايع تبديل مي شود. LNG شامل بيش از 95 درصد متان و درصد کمي اتان و پروپان و ساير هيدروکربورهاي سنگين تر است. ساير ترکيبات و ناخالصي هاي گاز طبيعي مانند اکسيژن، آب، گازکربنيک و ترکيبات گوگردي طي فرآيند سرد کردن از گاز طبيعي جدا شده و گاز طبيعي در حالت مايع بدست مي آيد. البته LNG تا حد 100 درصد متان خالص نيز قابل دستيابي است. حجم LNG 600 1 حجم گاز طبيعي و دانسيته آن 42 0 دانسيته آب است. اين ماده، مايعي بي بو، بي رنگ و غير سمي است و نسبت به فلزات يا ساير مواد حالت خورندگي ندارد. LNG وقتي تبخير يا با هوا ترکيب شود در دامنه غلظت 5 تا 15 درصد مي سوزد. LNG يا بخار آن در محيط و فضاي باز حالت انفجاري ندارد. کليه آزمايشات انجام شده و خواص LNG، ايمن بودن اين سوخت را کاملاً تائيد مي کند زيرا نشت مايع LNG يا ابربخارات آن به محض تماس با زمين يا در اثر حرارت محيط به سرعت در هوا تبديل به گاز شده و چون در اين حالت از هوا سبک تر است در محيط پراکنده و منتشر مي شود. LNG در وهله اول براي خودروهاي سنگين ديزلي (HEAVY DUTY VEHICLE) کاربرد دارد. به لحاظ ارزش حرارتي و دانسيته انرژي، مشابه سوخت ديزل (گازوئيل) هست.
LNG در دماي ºF260- و فشار اتمسفريک در حالت مايع اشباع ( در دماي جوش مايع) است. بنابر اين مانند هر مايع در حال جوش چنانچه در فشار ثابت نگهداري شود (حتي با افزايش حرارت) در دماي ثابت خواهد ماند.
مادام که بخار LNG از مخازن خارج مي شود (boil off)، دماي مخزن ثابت مي ماند. اجزاء سيستم خودروهاي با سوخت LNG:
از لحاظ انتقال سوخت به موتور، مشابه موتورهاي با سوخت CNG است و سوخت به صورت بخار وارد موتور مي شود. فرق اساسي بين موتورهاي CNG, LNG در نحوه نگهداري و تحويل سوخت است.
مخازن ذخيره LNG دوجداره مي باشند و براي فشار کاري حداکثر تا 230 psi يا 16bar طراحي شده است. اين مخازن داراي لوله و اتصالات لازم براي خارج کردن گاز در صورت افزايش فشار ( با توجه به انتقال حرارت از محيط به مخزن) و يا انتقال سوخت در زمان مصرف هستند. اين مخازن مجهز به سيستم اعلام پايان سوخت گيري (پرشدن مخزن) نيز هستند. موتور خودروها گاز را در فشار 4 الي 9 بار (60-120 psi) مصرف مي کند.
معايب استفاده از LNG:
بسياري از مردم به استفاده از مواد در دماهاي پايين عادت نداشته لذا نياز به آموزش خاصي در زمينه استفاده از سوخت در دماي خيلي پايين هست.
در ايستگاههاي سوخت گيري خطوط انتقال گاز از مخزن به خودرو ( شامل لوله ها شيرآلات و وسايل اندازه گيري) جهت انتقال LNG در حالت مايع بايد پيش از شروع ، سوخت تا دماي ºF 260- سرد شوند در غير اينصورت منجر به تبخير بخشي از سوخت مي شود.
- حداکثر پرشدن مخزن دوجداره Cryogenic تا حد ماکزيمم ظرفيت، امکان پذير نيست زيرا به اندازه لازم فضاي خالي در بالاي سطح مايع جهت تبخير يا جوشيدن مايع بايد در مخزن در نظر گرفته شود.
مزاياي استفاده از LNG:
دانسيته انرژي بالاتري نسبت به سوختهاي گازي دارد، زيرا به شکل مايع ذخيره مي شود. مسافت پيمايش بيشتر و وزن کمتر مخازن ذخيره، استفاده از آن را در خودروهاي کوچکترامکان پذير مي سازد. سرعت سوختگيري بالا به نحوي که در خودروهاي بزرگ زمان سوختگيري 4 الي 6 دقيقه مي باشد (10 الي 40 گالن در دقيقه). ارزيابي و کنترل ترکيب سوخت با دقت بالايي امکان پذير است و با توجه به اينکه LNG توليد شده براي خودروها تا 99 درصد متان دارد، لذا کنترل و تعيين مناسب ترکيب سوخت بازدهي موتور و سوخت را نيز افزايش مي دهد.
https://paperpdf.ir/10010382
