Hoe vloeibaar petroleumgas werkt

Een bediende van een tankstation vult een taxi met vloeibaar petroleumgas. Zie foto's van voertuigen op alternatieve brandstof. - LUIS LIWANAG / AFP / Getty Images

-Vloeibaar petroleumgas, of LP-gas, is een van de meest voorkomende alternatieve brandstoffen die tegenwoordig ter wereld worden gebruikt. In feite is het op veel plaatsen helemaal geen alternatieve brandstof: LPG is een steunpilaar voor verwarming en koken in bepaalde delen van India en sommige landelijke gebieden van de Verenigde Staten. Als je op een camping of in je achtertuin kookt met een gasgrill of kampeerfornuis, gebruik je een of andere vorm van LPG. Bekend om zijn veelzijdigheid en efficiëntie, ziet LP-gas er tegenwoordig uit als een aantrekkelijke energiebron voor mensen die de hoge verwarmingskosten en torenhoge prijzen aan de benzinepomp beu zijn..

Fotogalerij met alternatieve brandstofvoertuigen

-

In dit artikel zullen we zien waar LP-gas vandaan komt, waarvoor het wordt gebruikt en hoe u uw auto kunt ombouwen om op deze lichtere en goedkopere brandstof te rijden.. -

Er zijn twee LP-gassen die in vloeibare vorm kunnen worden opgeslagen met slechts matige druk -- propaan en butaan. Isobutaan, die dezelfde eenvoudige chemische formule heeft als butaan maar een andere chemische structuur heeft, wordt ook gebruikt. Gewoonlijk worden butaan en isobutaan in verschillende verhoudingen gemengd met propaan, afhankelijk van het beoogde gebruik van de brandstof.

Propaan is vooral handig als draagbare brandstof omdat het kookpunt is

-44 F (-42 C). Dat betekent dat het zelfs bij zeer lage temperaturen zal verdampen zodra het uit zijn drukvat komt. Dit resulteert in een schoon brandende brandstof waarvoor niet veel apparatuur nodig is om deze te verdampen en te mengen met lucht. Een eenvoudig mondstuk is voldoende.

Butaan Het kookpunt is ongeveer 31 F (-0,6 C), wat betekent dat het niet verdampt bij zeer lage temperaturen. Dit is de reden waarom butaan een beperkter gebruik heeft en wordt gemengd met propaan in plaats van alleen te worden gebruikt.

Een enkele pond propaan kan 21.548 BTU (British Thermal Units) energie opwekken, terwijl butaan 21.221 BTU per pond kan produceren [ref]. Ter vergelijking, hier is hoe LP-gassen zich opstapelen ten opzichte van andere brandstoffen in termen van energie:

• Propaan: 21.500 BTU per pond
• Butaan: 21.200 BTU per pond
• Benzine: 17.500 BTU per pond
• Steenkool: 10.000 BTU per pond
• Hout: 7.000 BTU per pond

In de volgende sectie zullen we zien waar LP-gas vandaan komt.

Ethaan en methaan?

De term "vloeibaar petroleumgas" verwijst soms naar elk brandbaar gas dat in gasvorm bestaat bij normale temperaturen en drukken, dat wil zeggen gassen met een kookpunt dat relatief dicht bij de gemiddelde temperatuur van de atmosfeer van de aarde ligt. Volgens deze definitie zijn zowel ethaan als methaan LP-gassen. Volgens de LP Gas Man's Encyclopedia of Methods and Equipment "maken de druk die vereist is om [ethaan en methaan] vloeibaar te maken en de hoeveelheid metaal die nodig is om ze onder deze druk te houden, het hanteren ervan in commerciële hoeveelheden onpraktisch".

Olieraffinaderijen produceren LPG-gassen tijdens de productie van andere, meer algemeen gebruikte brandstoffen. Foto met dank aan Phillips Petroleum Company

LP-gas is een fossiele brandstof, net als olie en aardgas. Het kan worden geraffineerd uit olie en aardgas op dezelfde manier als benzine wordt geraffineerd uit ruwe olie. Hoewel de meeste energiebedrijven niet gefocust zijn op LP-gassen, produceren ze deze toch omdat ze een bijproduct zijn van het raffinageproces voor andere brandstoffen.

Wanneer een energiebedrijf trekt natuurlijk gas Van de grond is ongeveer 90 procent methaan. De rest is in de vorm van verschillende LP-gassen, die het bedrijf scheidt van het methaan voordat het methaan in leidingen wordt gevoerd voor gebruik in onze woningen. De hoeveelheid LP-gas die uit aardgas komt, varieert, maar is meestal van 1 tot 3 procent [ref].

LP-gassen worden gescheiden van Ruwe olie, ook. Het raffinageproces levert een opbrengst van ongeveer 3 procent aan LPG-gassen op, hoewel als raffinaderijen zouden worden omgevormd om zich te concentreren op LP-gaswinning, dat aantal wel 40 procent zou kunnen zijn [ref]. Zie Hoe olieraffinage werkt voor meer informatie over het proces.

Vervolgens zullen we enkele van de vele toepassingen van LPG bekijken.

De ontdekking van LPG

Aanvankelijk had de aardgasindustrie problemen met de ‘extra’ verbindingen in het gas. Het propaan en butaan waren onstabiel, verdampten gemakkelijk en creëerden hogere dampdrukken bij opslag en transport van aardgas. De eerste oplossing was om het aardgas eenvoudigweg te "verweren", waardoor de LP-gassen in de atmosfeer konden koken.

Dr. Walter Snelling, een uitvinder en wetenschappers die voor de US Geological Survey werkten, begonnen in 1910 te experimenteren met de gecondenseerde vormen van deze afvalstoffen. In 1911 had hij monsters van propaan en butaan geproduceerd en had hij al een opslag- en distributiesysteem voor deze brandstoffen bedacht. . In 1913 kreeg hij een octrooi voor zijn methode om LPG te produceren [ref].

Propaanaansteker en propaankachel Foto met dank aan Amazon.com

LP-gas is gemakkelijk en veilig op te slaan, waardoor het een zeer draagbare brandstof is. Het is voor veel verschillende toepassingen gebruikt, waarvan u sommige waarschijnlijk zelf hebt gebruikt. Kleine butaanaanstekers voor eenmalig gebruik gebruiken het LP-gas dat u waarschijnlijk dagelijks zult zien. Ze bevatten een mengsel van butaan en isobutaan.

Als je een draagbare gasbarbecue hebt, of als je gaat kamperen in een aanhanger of camper, gebruik je daar ook LPG. De hervulbare gastank op uw grill maakt gebruik van propaan en de propaantanks op uw camper kunnen een oven aandrijven, een warmwatertank verwarmen of zelfs de koelkast en vriezer van stroom voorzien. Kleine tanks met kampeerbrandstof die verkrijgbaar zijn bij de meeste sportwinkels, gebruiken ook propaan. De sproeiers op de tanks zijn gestandaardiseerd in de hele kampeerbranche, zodat deze tanks kunnen worden bevestigd aan kampeerkachels, lantaarns, kleine boilers en een verscheidenheid aan andere apparaten.

Propaan is nuttig in elke situatie waarin brandstof nodig is, maar het is niet praktisch (of mogelijk) om aardgasleidingen naar de locatie te leiden. U vindt LPG op boten, in afgelegen hutten en jachthutten of in landelijke gebieden die niet worden bediend door commerciële energiebedrijven. In landen als India, waar sommige grote steden geen betrouwbare aardgas- of andere brandstofvoorziening hebben, neemt LP-gas een groot deel van de energiemarkt in. De dagelijkse behoeften aan verwarming en koken worden geleverd door propaan in plaats van olie of steenkool.

LP-gas is echter niet alleen voor thuis- en vrijetijdsgebruik. Veel industrieën gebruiken LP-gas als warmtebron voor metaalbewerking, glasbewerking of keramiek. Veel industriële vorkheftrucks worden aangedreven door LPG, omdat LPG voldoende vermogen levert om zwaar te tillen en tegelijkertijd minder dampen en verontreinigende stoffen produceert in gesloten magazijnruimten.

Een van de snelst groeiende toepassingen van LP-gas is in auto's. Auto's die zijn gebouwd of omgebouwd om op LPG te rijden, komen steeds vaker voor - we zullen in de volgende sectie ontdekken waarom.

LPG-tankstation Foto met dank aan het Amerikaanse ministerie van Energie

Volgens de World Liquefied Petroleum Gas Association (WLPGA) rijden momenteel meer dan 9 miljoen voertuigen in 38 landen op LP-gas. Het is geen nieuw idee: voertuigen op propaan bestaan ​​al tientallen jaren. De voordelen zijn onder meer verminderde uitstoot, aangehaald door WLPGA als "50% minder koolmonoxide, 40% minder koolwaterstoffen, 35% minder stikstofoxiden (NOx) en 50% minder ozonvormend vermogen vergeleken met benzine" [ref]. Met stimuleringsmaatregelen van de overheid en belastingvoordelen bedacht, LP-gas gebruikt in auto's (bekend als autogas) kan veel goedkoper zijn dan benzine. Zelfs zonder de incentives is het meestal veel goedkoper. Autogas is een brandstof met een hoog octaangehalte en biedt prestaties die vergelijkbaar zijn met benzine en diesel, en veel eigenaren beweren dat autogas soepeler werkt, wat resulteert in minder slijtage van motoronderdelen.

De eenvoudigste manier om propaan te gebruiken voor transport, is door een voertuig te kopen dat is ontworpen en gebouwd om autogas te gebruiken. Een breed scala aan fabrikanten, waaronder grote Amerikaanse autobedrijven zoals Ford, General Motors en Daimler-Chrysler, bieden op sommige modellen opties op propaan. Meestal vind je deze auto's niet op de showroomvloer - ze moeten speciaal besteld worden. In sommige gevallen is er geen productiemodel dat wordt aangedreven door LPG, maar als optie kan een LPG-systeem in de fabriek worden geïnstalleerd. Voorbeelden van auto's die worden aangeboden als LPG-modellen zijn de Ford Crown Victoria, Dodge Ram, Ford F-150 truck, Chevrolet Cavalier en Toyota Camry.

Foto met dank aan The Greenfuel Company

Zelden (hoewel vaker in Europa) worden auto's uitsluitend gebouwd met een LPG-brandstofsysteem. De motor is speciaal afgesteld en afgesteld om zo efficiënt mogelijk op propaan te draaien, wat resulteert in verminderde motorslijtage en een beter kilometrage op de lange termijn. Veel consumenten zijn echter bezorgd dat een propaantankstation moeilijk te vinden is. Om die reden hebben de meeste LPG-auto's dubbele brandstofsystemen -- een voor benzine en een voor propaan. De systemen zijn zo ingesteld dat ze automatisch schakelen tussen de twee brandstoffen. Hierdoor kunnen eigenaren schone, goedkope propaan gebruiken wanneer deze beschikbaar is, maar ze hebben nog steeds de mogelijkheid om snel te tanken bij het plaatselijke tankstation als ze dat nodig hebben.

Hoe moeilijk is het om een ​​propaantankstation te vinden? Eigenlijk is het helemaal niet zo moeilijk. In tegenstelling tot sommige andere alternatieve brandstoffen (zoals waterstof), bestaat er al een grote en stabiele infrastructuur voor voertuigen die op propaan rijden. U kunt het Alternative Fuels Data Center gebruiken om de dichtstbijzijnde LPG-tankstations te vinden. Er zijn bijvoorbeeld vijf LPG-tankpunten binnen een straal van 40 kilometer van het huis van de auteur in Buffalo, New York.

Gemodificeerde Prius: LPG-elektrische hybride Foto met dank aan Green Car Congress

In de volgende sectie bespreken we de basisprincipes van het ombouwen van een auto met benzinemotor om op autogas te rijden.

Voorbeeld dual-fuel conversiesysteem Foto met dank aan WTV-UK

Het proces van het ombouwen van een auto om op propaan te rijden, is vrij veeleisend en vereist een goede kennis van autosystemen in het algemeen. * Verschillende bedrijven bieden kits aan die alle benodigde onderdelen bevatten om de conversie uit te voeren. Degenen zonder de nodige knowhow moeten proberen een plaatselijke monteur te vinden met ervaring in LPG-conversies om de klus te klaren. Hoewel propaan zeer veilig is als motorbrandstof, kunnen er veiligheidsproblemen ontstaan ​​als het systeem niet correct is geïnstalleerd.

De eerste stap is het kiezen van een tank. De meeste conversies zijn dual-fuel conversies, wat betekent dat u uw oude brandstofsysteem niet vervangt, maar gewoon een seconde toevoegt. Als gevolg hiervan neemt de propaantank een deel van de opslagruimte in uw auto in beslag, meestal in de kofferbak.

Donut tank (links) en torpedotank Foto met dank aan WTV-UK

Tanks zijn er in "torpedo" of "donut" -vorm. Torpedotanks hebben over het algemeen meer capaciteit, maar nemen meer ruimte in je auto in beslag. Donut-tanks zijn ontworpen om in de reservewielbak van uw auto te passen. Het zijn kleinere tanks en je moet je reservewiel opofferen. In grotere voertuigen kunt u meerdere tanks monteren voor meer capaciteit.

Zodra de tank is vastgeschroefd, wordt een vul punt moet in de carrosserie van de auto worden geboord, meestal bij het benzinevulpunt of aan de achterkant van de kofferbak. De ideale locatie is er een die minimale leidingen vereist om verbinding te maken met de tank. De brandstofleidingen zelf zijn koperen buizen, die een zekere mate van flexibiliteit bieden bij het leggen van de leidingen. De tank moet worden aangesloten op het vulpunt, en er moeten ook lijnen langs de onderkant van de auto lopen tot aan de motor.

EEN magneetventiel (LPG-klep in het bovenstaande diagram) moet op de brandstofleiding tussen de tank en de motor worden gemonteerd. Deze klep sluit de LP-gasstroom af als de auto op benzine rijdt en als de motor is uitgeschakeld. Er is ook een filter ingebouwd dat eventueel vuil uit de brandstof verwijdert.

De volgende hoofdcomponent heet een regulator, ook wel een verdamper. Dit apparaat voert een van de functies uit die een carburateur in een benzinemotor uitvoert: het gebruikt warmte van de koelvloeistoffen van de auto om het propaan in gasvorm te verdampen. Een andere veiligheidscontrole vindt ook plaats bij de toezichthouder. Het bevat een elektronisch circuit dat de gasstroom onderbreekt als de motor stopt of afslaat. De regelaar is meestal kleiner dan een gewone carburateur, dus het zou geen probleem moeten zijn om er ruimte voor te vinden in de motorruimte.

Het andere deel van de functie van een carburateur wordt verzorgd door een mixer gemonteerd in het inlaatspruitstuk. De mixer haalt informatie van de sensoren of ECU van de auto en regelt vervolgens de hoeveelheid gas die in de cilinders stroomt.

Dashboard brandstofschakelaar / meter Foto met dank aan Tinley Tech LPG Conversion

Het systeem moet dan in de auto worden aangesloten Elektrisch systeem, waardoor een functionerende brandstofmeter mogelijk is, evenals een goede automaat schakelen tussen propaan en benzine (samen met een op het dashboard gemonteerde handmatige schakelaar). Er moeten verbindingen zijn met de ECU van de auto, zodat de motorcontroller zich kan aanpassen aan verschillende brandstofinstellingen.

Auto's met een elektronisch injectiesysteem hebben waarschijnlijk een elektronisch systeem nodig emulator. Als de auto op LPG werkt, sturen de brandstofinjectoren geen informatie naar de andere sensoren in de auto - hierdoor gaat het controlelampje branden en worden onjuiste diagnosemetingen weergegeven. De emulator vervalst de juiste signalen zodat de ECU correct kan werken.

Conversiekits worden geleverd met meer gedetailleerde instructies, maar dit is een basisoverzicht van wat er moet gebeuren bij een dual-fuel-conversie.

Vervolgens zullen we zien hoe veilig LPG is.

*Disclaimer: Dit mag niet worden gebruikt als richtlijn voor een daadwerkelijke LPG-ombouw. Het is bedoeld als een overzicht van het proces en niet als een set instructies. Tenzij u veel ervaring heeft met brandstofsystemen en elektrische systemen voor auto's, wordt u sterk aangeraden de ombouw door een professional te laten uitvoeren. Alle conversies moeten worden getest en goedgekeurd door een professional die ervaring heeft met het testen van LPG-systemen voordat ze worden gebruikt.

LP-gassen zijn eigenlijk best veilig in vergelijking met andere brandstoffen. Propaan heeft een hoge ontbrandingstemperatuur, ongeveer 850-950 F (450-510 C), vergeleken met ongeveer 495 F (257 C) voor benzine. Hierdoor is de kans op spontane ontbranding kleiner.

Ook zijn de tanks die worden gebruikt om propaan op te slaan sterker dan benzinetanks vanwege de druk die nodig is om het propaan in vloeibare vorm te houden. Dit maakt de opslag van propaan aan boord veiliger dan een typische gastank - hij is beter bestand tegen scheuren bij een botsing. Speciale veiligheidskleppen en afsluiters verhogen de veiligheidsfactor.

Om LP-gas veilig op te slaan, zijn er enkele richtlijnen. Het is belangrijk om te onthouden dat een propaantank nooit echt leeg is. Wanneer de tank gevuld is, staat het meeste propaan onder voldoende druk om in vloeibare vorm te verkeren. Maar bij een veilige druk wordt niet al het propaan vloeibaar gemaakt - een kleine hoeveelheid is in gasvorm en vult de rest van de ruimte in de tank. Naarmate er meer propaan wordt gebruikt, neemt de druk af, waardoor er minder propaan in vloeibare vorm overblijft en meer propaangas de resterende ruimte vult.

Tanks mogen slechts tot ongeveer gevuld worden 80 procent capaciteit. Veranderingen in temperatuur kunnen de druk in de tank veranderen. Als u uw tank op een koele, bewolkte dag tot 100 procent zou vullen en uw auto de volgende dag in de zon zou laten staan, zou de temperatuurstijging leiden tot een toename van de druk in de tank waardoor deze zou kunnen falen zonder die 20 procent hoofdruimte.

Raadpleeg de links op de volgende pagina voor meer informatie over LPG en aanverwante onderwerpen.

Gerelateerde artikelen

• Hoe automotoren werken
• Hoe elektrische auto's werken
• Hoe benzine werkt
• Hoe grills werken
• Hoe hybride auto's werken
• Hoe de waterstofeconomie werkt

Meer geweldige links

• World LP Gas Association: Over LP Gas
• Four Wheeler Magazine: Crawl This Way - een rotskruipende vrachtwagen die is omgebouwd tot propaan, zodat hij 'ondersteboven' rijdt
• Alternatieve tankstationzoeker
• Propaangasvereniging van Canada
• Ford Scorpio: A Guide to LPG Conversion

Bronnen

• Ford Scorpio: LPG Conv (2.0 16V) http://www.fordscorpio.co.uk/lpgconversion.htm
• Wereldwijd Autogas Industry Network http://www.worldlpgas.com/gain/index.php
• World LP Gas Association: Over LP Gas http://www.worldlpgas.com/mainpages/aboutlpgas/distribution.php
• NPGA.org: Snelling Discovery http://www.npga.org/files/public/Snelling_Discovery_1960s.pdf
• BTU-inhoudsvergelijkingen van gewone brandstoffen http://www.cbbqa.com/grilling/Btuchart.html
• Propaangasvereniging van Canada http://www.propanegas.ca/files/Propane%20properties.pdf
• Leicester Auto & Marine Gas Services http://www.leicesterautogas.co.uk/lpg_sub.htm
• Doe-het-zelf autogasconversie http://www.wps.com/LPG/LPG-book-final.html
• Calor: LPG-conversie http://www.lpg-vehicles.co.uk/lpg_conversions/lpg_vehicle_conversion.htm
• Turner, CC. De LP Gas Man's Encyclopedia of Methods and Equipment. Moore Gas, 1955.
• De Compressed Gas Association. Handbook of Compressed Gases. Van Nostrand Reinhold, 1990. 0-442-21881-8.