Gaz płynny

Właściwości

Opis ogólny

Coraz ostrzejsze normy prawne dotyczące ochrony środowiska naturalnego  były jednym z głównych czynników powodującym spopularyzowanie, wykorzystywanego wcześniej w ograniczonym stopniu  nośnika energii jakim jest gaz płynny propanowo-butanowy LPG (ang. Liquid Petroleum Gas).

Gaz płynny jest paliwem uniwersalnym. Służy do ogrzewania budynków i wody, gotowania, grillowania, oświetlania, pieczenia , suszenia, napędu pojazdów silnikowych, produkcji energii elektrycznej, w palnikach do lutowania, podwyższania temperatury różnych substancji),  jest paliwem wydajnym  i wbrew rozpowszechnionej opinii – nie jest produktem drogim. Gaz LPG jest także doskonałym ekologicznym źródłem energii – jest paliwem o niższym wskaźniku negatywnego wpływu na środowisko od wszystkich paliw tradycyjnych.

Głównymi źródłami pozyskiwania gazu płynnego jest  przerób ropy naftowej w rafineriach oraz kondensaty gazu ziemnego i gazoliny  powstałe w następstwie stabilizacji ropy naftowej wydobywanej na polach naftowych.

Skład gazu płynnego

Gaz płynny należy do grupy gazów płynnych węglowodorowych. Jego głównymi składnikami (w przeciwieństwie do gazu ziemnego z podstawową  zawartością ponad 90% metanu CH4  ) są propan – C3H8 i butan – C4H10 . Mieszanina ta zawiera także niewielkie ilości propylenu, butylenu, metanu, pentanu oraz innych wyższych węglowodorów. Gaz płynny jest gazem bezbarwnym, nietoksycznym oraz łatwopalnym. Gaz  ten gazem bezzapachowym lecz ze względu na bezpieczeństwo użytkowania jest nawaniany organicznym związkiem chemicznym – etanotiolem (merkaptan etylowy). Zgodnie z normą zawartą w PN-EN 589 zapach gazu powinien być nieprzyjemny i wyczuwalny w powietrzu już przy stężeniu stanowiącym 1/5 jego dolnej granicy wybuchowości.  Woń etanotiolu jest wyczuwalna w powietrzu przy stężeniu 0,00035 ppm.

Gęstość właściwa propanu i butanu

Zarówno propan jak i butan są cięższe od powietrza. Gęstości właściwe powietrza, propanu i butanu są następujące:

powietrze – 1,293 kg/m³
propan  – 2,019 kg/m³
butan    – 2,703 kg/m³

Ciężar 1 dm³ ciekłego propanu-butanu wynosi od 0,51 do 0,58 kg
Ciężar 1 m³ fazy gazowej propanu-butanu wynosi od 2,02 do 2,70 kg

Przy przyjęciu, że gęstość właściwa powietrza wynosi jeden, gęstości względne propanu i butanu wyniosą odpowiednio: 1, 56  i 2,09. Liczby te wskazują, że niezależnie od składu procentowego  propanu do butanu w mieszaninie, gaz płynny w fazie gazowej będąc zawsze cięższy od powietrza, po wydobyciu się na zewnątrz, szybko spływa na ziemię, wypierając powietrze i wypełnia każde zagłębienie na podobieństwo wody. Ponieważ gaz płynny bardzo powoli miesza się z powietrzem, może  w przypadku pomieszczeń zamkniętych  długi czas zalegać jego dolne warstwy, stwarzając zagrożenie wybuchem.

Zależność ciśnienia od temperatury

Charakterystyczną cechą gazu płynnego jest jego łatwa zdolność do przechodzenia z fazy gazowej do fazy ciekłej pod ciśnieniem (zwanym ciśnieniem nasycenia)  około 2 – 4 bar w temperaturze pokojowej. Dzięki temu, że gaz LPG staje się płynny pod niskim ciśnieniem i  niewysokiej temperaturze możliwe jest przechowywanie dużych ilości energii w postaci tego gazu w stosunkowo niewielkich naczyniach (butlach i zbiornikach). Przy stałej temperaturze, ciśnienie gazu o określonym składzie jest stałe aż do wyczerpania ciekłej fazy zapasu gazu . Jednak przy wzroście temperatury wzrasta również ciśnienie gazu oraz objętość cieczy. Ta zależność jest  istotna z punktu widzenia magazynowania gazu płynnego w butlach i zbiornikach, gdyż rozszerzalność ciekłego propanu, butanu i ich mieszaniny jest w porównaniu z innymi cieczami wyjątkowo wysoka. Z tego powodu butle i zbiorniki napełnia się gazem  maksymalnie do 85% ich objętości. Nad zwierciadłem cieczy znajduje się wtedy para nasycona w postaci „poduszki gazu” pod ciśnieniem zależnym od wartości temperatury i składu mieszaniny. Przy wzroście temperatury wzrasta również ciśnienie oraz  objętość  cieczy.

Rys. 1. Krzywe nasycenia par propanu, butanu oraz mieszaniny propan-butan. W obszarze ponad krzywą wrzenia gaz płynny znajduje się w stanie ciekłym, a poniżej w stanie gazowym.
W sytuacji, gdy nie przestrzegana jest procedura wypełnienia naczynia gazem płynnym maksymalnie do 85%  jego objętości może się zdarzyć, że przy wzrastającej temperaturze ciecz wypełni całą pojemność tego naczynia. Od tego momentu przyrost ciśnienia następuje szybciej niż wynikałoby to  z krzywej parowania i wynosi 8atm/1ºC, stwarzając tym samym zagrożenie rozerwania zbiornika i zagrożenie wybuchu.

Ciepło parowania

Innymi zaletami wykorzystywanymi w praktyce składników  mieszaniny:  propanu i butanu są ich  różne temperatury parowania . Temperatura parowania czystego propanu wynosi – 42ºC ; poniżej tej temperatury parowanie propanu ustaje.   Temperatura parowania butanu wynosi około 0 º C. Jednak  przechodzenie fazy ciekłej w gazową wymaga doprowadzenia energii (ciepła), zwanej ciepłem parowania. Jego średnia wartość przyjęta dla odparowania  1 kg gazu płynnego  wynosi 418,68 kJ. W przypadku niedostarczenia odpowiedniej ilości ciepła z zewnątrz, ciepło to jest pobierane od parującej cieczy, powodując ochładzanie cieczy i w następstwie spowolnienie lub zatrzymania procesu parowania (następstwem gwałtownego odpływu ciepła bywa szronienie powierzchni butli). Różnice temperatur parowania propanu i butanu  mają znaczenie  w doborze  wyznaczania optymalnej proporcji jej głównych składników  w mieszaninie w poszczególnych porach roku zarówno w odniesieniu do gazu przeznaczonego do napędu pojazdów jak i  gazu w butlach  wykorzystywanego do piecyków lub przygotowywania posiłków.

Wartość opałowa

Wartość opałowa, stanowiąca bazę do przeprowadzania różnego rodzaju obliczeń,  w tym porównawczych, określa się jako całkowitą ilość ciepła, jaką można uzyskać z jednostkowej ilości gazu podczas całkowitego jej spalenia, przebiegającego w warunkach normalnych (tj. temperaturze 273 K i pod ciśnieniem 0,1013 Mpa), przy założeniu że cała woda wydzielająca się w wyniku spalania tej ilości gazu zostanie odprowadzona w postaci pary wodnej wraz z pozostałymi spalinami. Wartość opałowa jest równa  różnicy ciepła spalania i ciepła parowania skroplonej wody.  Wartość opałową oraz ciepło spalania 1kg  mieszaniny  w zależności od jej składu procentowego prezentuje tabela:

Propan  /  butan [%]	100/00	90/100	80/20	70/30	60/40	50/50	40/60	30/70	20/80	10/90	100/00
wartość opałowa[MJ/kg]	46,3	46,23	46,16	46,09	46,02	45,95	45,88	45,81	45,74	45,67	45,6
ciepło spalania[MJ/kg]	50,16	50,09	50,03	49,9	49,89	49,83	49,76	49,75	49,7	49,65	49,5

Charakterystyka

Bezpieczeństwo

Gaz płynny jest substancją palną,  ale nie wybuchową. Dopiero po zmieszaniu z powietrzem lub tlenem, jeśli nastąpi zapłon, spala się wybuchowo.

Temperatury zapłonu:

• propan: 510 ºC (z powietrzem), 490 ºC ( z tlenem)
• butan: 490 ºC (z powietrzem),  460 ºC ( z tlenem)

Granica wybuchowości w procentach objętości w mieszaninie:

• propan: 2,12 – 9,35 (z powietrzem),   2,0 –  48 ( z tlenem)
• butan: 1,8 – 8,5    (z powietrzem),    1,3 – 47 ( z tlenem)

Dla Pegas Oil sp. z o.o. zapewnienie bezpieczeństwa procesów produkcyjnych w zakładzie oraz  bezpieczeństwa  eksploatacji oferowanych produktów przez użytkowników odgrywa rolę priorytetową. Ponieważ główną przyczyną wypadków, związanych z uzyskiwaniem energii z gazu  jest lekceważenie przepisów BHP oraz zasad bezpiecznego użytkowania urządzeń na gaz płynny, firma skoncentrowała swoje działania służące redukcji ryzyka  w tym kierunku. W szczegółowo opracowany i konsekwentnie realizowany program bezpieczeństwa, zgodnie z obowiązującym  standardem, wpisują się:

• prowadzenie działalności ściśle z obowiązującymi procedurami zapobiegania awariom,
• minimalizacja ryzyka w związku z prowadzoną działalnością do stanu najniższego, możliwego do osiągnięcia,
• ochrona Klientów poprzez wykorzystanie głównie metod profilaktycznych: wielokierunkowych sposobów ostrzegania, identyfikacji produktów ( poprzez uczulanie nabywców na kupowanie butli gazowych od profesjonalnych dostawców) oraz prowadzenie polityki uświadamiania w zakresie zapobiegania awariom.

1. Informacje ogólne

   – Gaz płynny choć nie jest toksyczny to należy zachować ostrożność i stosować go zgodnie z przeznaczeniem.
   – Gaz płynny jest gazem palnym; należy go przechowywać z dala od źródła ognia w dobrze wentylowanych pomieszczeniach.
   – Faza gazowa gazu płynnego jako cięższa od powietrza, w przypadku wycieku gromadzi się w najniżej usytuowanych wgłębieniach terenu.
   – Gaz płynny powoduje uszkodzenie kauczuku, w związki z czym należy używać tylko akcesoriów przeznaczonych dla gazu płynnego.
   – Gaz płynny jest bezzapachowy, ale ze względów bezpieczeństwa jest nawaniany.

2. Wyciek gazu w pomieszczeniu zamkniętym
   
   W przypadku stwierdzenia wyczuwalnego zapachu gazu, mogącego wskazywać na  wyciek należy:
   
   Butla – zakręcić  zawór na butli, odłączyć butlę od urządzenia, wynieść na zewnątrz  i umieścić w pozycji stojącej na wolnym powietrzu. Otworzyć wszystkie okna i drzwi w celu przewietrzenia pomieszczeń. Skontaktować się z dostawcą butli.
   
   Zbiornik – zakręcić kurki odbiorników gazu w pomieszczeniu. Zgasić wszystkie źródła otwartego ognia. Zamknąć zawór odcinający gaz znajdujący się na zewnętrznej ścianie budynku.
3. Wyciek gazu na zewnątrz
   
   Zgasić wszystkie otwarte źródła ognia, zamknąć zawór odcinający gaz zainstalowany na zewnętrznej ścianie budynku. W przypadku dużego wycieku lub pożaru ewakuować osoby, przebywające w obszarze zagrożenia.

   Niezwłocznie powiadomić  telefonicznie  Straż Pożarną  (tel: 998 ) oraz dostawcę gazu w butli.

4. Zbiornik i instalacje
   
   Teren wokół zbiornika powinien być odpowiednio zabezpieczony za pomocą ogrodzenia. W przypadku braku ogrodzenia, osłona zaworów zbiornika powinna być zamknięta na klucz. Klucz powinien być przechowywany w dostępnym miejscu. Rośliny wokół zbiornika należy systematycznie  nisko przycinać. Nie należy stosować środków chwastobójczych na bazie chloranu ze względu na zagrożenie pożarem. Nie należy składować śmieci i łatwopalnych materiałów w pobliżu zbiornika.

   Przy instalacji gazowej mogą pracować tylko osoby przeszkolone w zakresie przewidzianym dla  obsługi tego typu urządzeń. Nie wolno dokonywać czynności mogących mieć wpływ na bezpieczeństwo użytkowania instalacji takich jak  montaż urządzeń elektrycznych w pobliżu zbiornika lub przebudowa ścian oddzielenia przeciwpożarowego.

   W pobliżu zbiornika zabronione jest korzystanie z otwartych źródeł ognia, palenia papierosów, używania urządzeń elektrycznych.
   Użytkownik instalacji powinien zaznajomić się z instrukcją  obsługi instalacji oraz instrukcją postępowania w razie awarii.  Użytkownik instalacji powinien zaopatrzyć się w gaśnicę proszkową 9 kg, przechowywaną w dostępnym miejscu. Użytkownik powinien także umieścić w pobliżu zbiornika tabliczki informacyjne o zakazie palenia oraz grożących niebezpieczeństwach. Użytkownik powinien zapoznać się z przebiegiem rurociągów aby nie spowodować zagrożenia w wyniku  ich uszkodzenia np. podczas prac ziemnych wykonywanych w pobliżu przebiegającej instalacji.