Gás liquefeito de petróleo - Liquefied petroleum gas
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O gás liquefeito de petróleo ( GLP , LP ou condensado ) é uma mistura inflamável de gases de hidrocarbonetos , como propano e butano .
O GLP é usado como gás combustível em aparelhos de aquecimento , equipamentos de cozinha e veículos. É cada vez mais usado como um propelente de aerossol e um refrigerante , substituindo os clorofluorocarbonos em um esforço para reduzir os danos à camada de ozônio . Quando usado especificamente como combustível de um veículo, é muitas vezes referido como autogás .
Variedades de GLP que são compradas e vendidas incluem misturas que são principalmente propano ( C
3H
8), principalmente butano ( C
4H
10) e, mais comumente, misturas incluindo propano e butano. No inverno do hemisfério norte, as misturas contêm mais propano, enquanto no verão, contêm mais butano. Nos Estados Unidos , são vendidos principalmente dois tipos de GLP: propano comercial e HD-5. Essas especificações são publicadas pela Gas Processors Association (GPA) e pela American Society of Testing and Materials. As misturas de propano / butano também estão listadas nessas especificações.
Propileno , butilenos e vários outros hidrocarbonetos geralmente também estão presentes em pequenas concentrações, como C
2H
6, CH
4, e C
3H
8. O HD-5 limita a quantidade de propileno que pode ser colocado no GLP em 5% e é utilizado como uma especificação de autogás. Um odorante poderoso , etanotiol , é adicionado para que os vazamentos possam ser detectados facilmente. A norma europeia reconhecida internacionalmente é a EN 589 . Nos Estados Unidos, tetrahidrotiofeno (tiofano) ou amil mercaptano também são odorantes aprovados, embora nenhum esteja sendo utilizado atualmente.
O GLP é preparado por refino de petróleo ou gás natural "úmido" e é quase inteiramente derivado de fontes de combustível fóssil , sendo fabricado durante o refino de petróleo (petróleo bruto) ou extraído de fluxos de petróleo ou gás natural à medida que emergem do solo. Foi produzido pela primeira vez em 1910 pelo Dr. Walter Snelling , e os primeiros produtos comerciais surgiram em 1912. Atualmente fornece cerca de 3% de toda a energia consumida e queima de forma relativamente limpa, sem fuligem e com muito poucas emissões de enxofre . Por ser um gás, não apresenta riscos de poluição do solo ou da água , mas pode causar poluição do ar . O GPL tem um valor calorífico específico típico de 46,1 MJ / kg em comparação com 42,5 MJ / kg para o fuelóleo e 43,5 MJ / kg para a gasolina premium (gasolina). No entanto, sua densidade de energia por unidade de volume de 26 MJ / L é menor do que a da gasolina ou óleo combustível, pois sua densidade relativa é menor (cerca de 0,5–0,58 kg / L, em comparação com 0,71–0,77 kg / L para a gasolina ) .
Além de ser utilizado como carreador de energia, o GLP também é uma promissora matéria-prima na indústria química para a síntese de olefinas como eteno, propeno, buteno e ácido acrílico.
Tal como o seu ponto de ebulição é inferior à temperatura ambiente e de calor, GLP irá evaporar-se rapidamente em normais temperaturas e pressões e é normalmente fornecido em pressurizados de aço vasos . Eles são normalmente preenchidos com 80-85% de sua capacidade para permitir a expansão térmica do líquido contido. A razão entre os volumes do gás vaporizado e do gás liquefeito varia dependendo da composição, pressão e temperatura, mas é normalmente em torno de 250: 1. A pressão na qual o GLP se torna líquido, chamada de pressão de vapor , também varia dependendo da composição e da temperatura; por exemplo, é de aproximadamente 220 quilopascais (32 psi) para butano puro a 20 ° C (68 ° F) e aproximadamente 2.200 quilopascais (320 psi) para propano puro a 55 ° C (131 ° F) (Esta comparação é bastante inútil como com o aumento da temperatura, também existe um aumento da pressão. Como tal, a pressão de vapor do butano a 55 ° C ou do propano a 20 ° C é necessária). O GLP é mais pesado que o ar , ao contrário do gás natural , e portanto flui ao longo do solo e tende a se depositar em locais baixos, como porões . Existem dois perigos principais nisso. A primeira é uma possível explosão se a mistura de GLP e ar estiver dentro dos limites explosivos e houver uma fonte de ignição. A segunda é asfixia devido ao deslocamento do ar do GLP, causando uma diminuição na concentração de oxigênio.
Um cilindro cheio de GLP contém 86% de líquido; o volume de expansão conterá vapor a uma pressão que varia com a temperatura.
Usos
O GLP tem uma grande variedade de usos, principalmente usado para cilindros em muitos mercados diferentes como um recipiente de combustível eficiente nos setores agrícola, de recreação, hotelaria, industrial, construção, navegação e pesca. Pode servir como combustível para cozinhar, aquecimento central e aquecimento de água e é uma forma especialmente econômica e eficiente de aquecer residências fora da rede.
Cozinhando
O GLP é usado para cozinhar em muitos países por razões econômicas, por conveniência ou porque é a fonte de combustível preferida.
Na Índia, cerca de 8,9 milhões de toneladas de GLP foram consumidas nos seis meses entre abril e setembro de 2016 no setor doméstico, principalmente para cozinhar. O número de conexões domésticas é de 215 milhões (ou seja, uma conexão para cada seis pessoas) com uma circulação de mais de 350 milhões de botijões de GLP. A maior parte da necessidade de GLP é importada. O abastecimento de gás canalizado para cidades na Índia ainda não foi desenvolvido em grande escala. O GLP é subsidiado pelo governo indiano para usuários domésticos. Um aumento nos preços do GLP tem sido uma questão politicamente sensível na Índia, pois potencialmente afeta o padrão de votação da classe média .
O GLP já foi um combustível padrão para cozinhar em Hong Kong ; no entanto, a expansão contínua do gás da cidade para edifícios mais novos reduziu o uso de GLP para menos de 24% das unidades residenciais. No entanto, além dos fogões elétricos, de indução ou infravermelho, os fogões a GLP são o único tipo disponível na maioria das vilas suburbanas e em muitos conjuntos habitacionais públicos.
O GLP é o combustível de cocção mais comum nas áreas urbanas brasileiras , sendo utilizado em praticamente todos os domicílios, com exceção das cidades do Rio de Janeiro e São Paulo, que possuem infraestrutura de gasoduto. Desde 2001, as famílias pobres recebem uma bolsa do governo (“Vale Gás”) usada exclusivamente para a aquisição de GLP. Desde 2003, esse subsídio faz parte do principal programa de previdência social do governo (" Bolsa Família "). Além disso, desde 2005 a petroleira nacional Petrobras diferencia o GLP destinado ao cozimento do GLP destinado a outros usos, praticando um preço menor para o primeiro. Isso é resultado de uma diretriz do governo federal brasileiro, mas sua extinção está sendo debatida.
O GLP é comumente usado na América do Norte para cozinhar doméstico e grelhar ao ar livre .
Aquecimento rural
Predominantemente na Europa e em partes rurais de muitos países, o GLP pode ser uma alternativa ao aquecimento elétrico , óleo para aquecimento ou querosene . O GLP é mais frequentemente usado em áreas que não têm acesso direto ao gás natural canalizado.
O GLP pode ser usado como fonte de energia para tecnologias combinadas de calor e energia (CHP). CHP é o processo de geração de energia elétrica e calor útil a partir de uma única fonte de combustível. Essa tecnologia permitiu que o GLP fosse usado não apenas como combustível para aquecimento e cozimento, mas também para geração descentralizada de eletricidade.
O GLP pode ser armazenado de várias maneiras. O GLP, assim como outros combustíveis fósseis, pode ser combinado com fontes de energia renováveis para fornecer maior confiabilidade e ainda alcançar alguma redução nas emissões de CO 2 . No entanto, ao contrário das fontes renováveis de energia eólica e solar, o GLP pode ser usado como uma fonte de energia independente sem a despesa proibitiva de armazenamento de energia elétrica. Em muitos climas, as fontes renováveis, como a energia solar e eólica, ainda exigiriam a construção, instalação e manutenção de fontes de energia de carga de base confiáveis, como a geração movida a GLP para fornecer energia elétrica durante todo o ano. 100% eólico / solar é possível, com a ressalva de que mesmo em 2018 o gasto da capacidade de geração adicional necessária para carregar as baterias, mais o custo do armazenamento elétrico da bateria, ainda torna esta opção economicamente viável em apenas uma minoria de situações.
Combustível para motor
Quando o GLP é usado para abastecer motores de combustão interna , é freqüentemente referido como autogás ou propano automotivo. Em alguns países, tem sido usado desde 1940 como alternativa a gasolina para motores de ignição por centelha. Em alguns países, existem aditivos no líquido que prolongam a vida útil do motor e a proporção de butano para propano é mantida bastante precisa no combustível GLP. Dois estudos recentes examinaram misturas de combustível GLP-óleo combustível e descobriram que as emissões de fumaça e o consumo de combustível são reduzidos, mas as emissões de hidrocarbonetos aumentam. Os estudos foram divididos nas emissões de CO, com um encontrando aumentos significativos e o outro encontrando ligeiros aumentos com baixa carga do motor, mas uma redução considerável com alta carga do motor. Sua vantagem é que ele é atóxico, não corrosivo e livre de tetraetilchumbo ou quaisquer aditivos, e tem uma alta taxa de octanagem (102–108 RON dependendo das especificações locais). Ele queima de forma mais limpa do que a gasolina ou o óleo combustível e é especialmente livre das partículas presentes neste último.
O GPL tem uma densidade de energia por litro mais baixa do que a gasolina ou o óleo combustível, pelo que o consumo de combustível equivalente é mais elevado. Muitos governos impõem menos impostos sobre o GLP do que sobre a gasolina ou óleo combustível, o que ajuda a compensar o maior consumo de GLP do que de gasolina ou óleo combustível. No entanto, em muitos países europeus, essa redução de impostos é frequentemente compensada por um imposto anual muito mais alto sobre os carros que usam GLP do que sobre os carros que usam gasolina ou óleo combustível. O propano é o terceiro combustível de motor mais usado no mundo. As estimativas de 2013 são de que mais de 24,9 milhões de veículos são movidos a gás propano em todo o mundo. Mais de 25 milhões de toneladas (mais de 9 bilhões de galões americanos) são usados anualmente como combustível veicular.
Nem todos os motores de automóveis são adequados para uso com GLP como combustível. O GLP fornece menos lubrificação do cilindro superior do que a gasolina ou diesel, então os motores movidos a GLP são mais propensos ao desgaste das válvulas se não forem modificados adequadamente. Muitos motores diesel common rail modernos respondem bem ao uso de GLP como combustível suplementar. É aqui que o GLP é usado como combustível e também o diesel. Agora estão disponíveis sistemas que se integram aos sistemas de gerenciamento de motores OEM.
Os kits de conversão podem alternar um veículo dedicado à gasolina para um sistema duplo, no qual tanto a gasolina quanto o GLP são usados no mesmo veículo.
Conversão para gasolina
O GLP pode ser convertido em alquilado, que é um estoque de mistura premium de gasolina porque tem propriedades anti-detonação excepcionais e proporciona uma queima limpa.
Refrigeração
O GLP é fundamental para fornecer refrigeração fora da rede , geralmente por meio de um refrigerador de absorção de gás .
Misturada de propano puro e seco (designador de refrigerante R-290 ) e isobutano (R-600a), a mistura "R-290a" tem potencial de destruição da camada de ozônio insignificante e potencial de aquecimento global muito baixo e pode servir como um substituto funcional para R-12 , R-22 , R-134a e outros refrigerantes de clorofluorocarbono ou hidrofluorocarbono em refrigeração estacionária convencional e sistemas de ar condicionado.
Essa substituição é amplamente proibida ou desencorajada em sistemas de ar condicionado de veículos motorizados, com o fundamento de que o uso de hidrocarbonetos inflamáveis em sistemas originalmente projetados para transportar refrigerante não inflamável apresenta um risco significativo de incêndio ou explosão.
Os fornecedores e defensores dos refrigerantes de hidrocarbonetos argumentam contra essas proibições, alegando que houve muito poucos incidentes desse tipo em relação ao número de sistemas de ar condicionado de veículos cheios de hidrocarbonetos. Um teste específico, conduzido por um professor da Universidade de New South Wales , testou sem querer o pior cenário possível de uma expulsão súbita e completa de refrigerante para o compartimento de passageiros, seguida de ignição subsequente. Ele e vários outros no carro sofreram queimaduras leves no rosto, orelhas e mãos, e vários observadores foram lacerados pelo vidro estourado da janela do passageiro da frente. Ninguem ficou gravemente ferido.
Produção global
A produção global de GLP atingiu mais de 292 milhões de toneladas métricas / ano em 2015, enquanto o consumo global de GLP atingiu mais de 284 milhões de toneladas / ano. 62% do GLP é extraído do gás natural, enquanto o restante é produzido por refinarias petroquímicas a partir do petróleo bruto . 44% do consumo global está no setor doméstico. Os EUA são os principais produtores e exportadores de GLP.
Segurança de abastecimento
Por causa do gás natural e da indústria de refino de petróleo, a Europa é quase autossuficiente em GLP. A segurança do aprovisionamento da Europa é ainda mais salvaguardada por:
- uma vasta gama de fontes, dentro e fora da Europa;
- uma cadeia de abastecimento flexível via água, ferrovia e rodovia com numerosas rotas e pontos de entrada na Europa;
De acordo com as estimativas de 2010-12, as reservas mundiais comprovadas de gás natural , das quais a maior parte do GLP é derivado, estão em 300 trilhões de metros cúbicos (10.600 trilhões de pés cúbicos). Somado ao GLP derivado do craqueamento do petróleo bruto, isso equivale a uma importante fonte de energia virtualmente inexplorada e com enorme potencial. A produção continua crescendo a uma taxa média anual de 2,2%, praticamente garantindo que não haja risco de a demanda superar a oferta no futuro previsível.
Comparação com gás natural
O GLP é composto principalmente de propano e butano, enquanto o gás natural é composto de metano e etano mais leves. O GPL, vaporizado e à pressão atmosférica, tem um valor calorífico superior (46 MJ / m 3 equivalente a 12,8 kWh / m 3 ) do que o gás natural ( metano ) (38 MJ / m 3 equivalente a 10,6 kWh / m 3 ), o que significa que o GLP não pode ser simplesmente substituído pelo gás natural. Para permitir o uso dos mesmos controles de queimador e fornecer características de combustão semelhantes, o GLP pode ser misturado ao ar para produzir um gás natural sintético (SNG) que pode ser facilmente substituído. As relações de mistura GPL / ar são em média 60/40, embora isso seja amplamente variável com base nos gases que constituem o GPL. O método para determinar as relações de mistura é o cálculo do índice de Wobbe da mistura. Os gases com o mesmo índice de Wobbe são considerados intercambiáveis.
O SNG baseado em GLP é usado em sistemas de backup de emergência para muitas instalações públicas, industriais e militares, e muitas concessionárias usam plantas de processamento de pico de GLP em tempos de alta demanda para compensar a escassez de gás natural fornecido a seus sistemas de distribuição. As instalações LPG-SNG também são usadas durante as introduções iniciais do sistema de gás, quando a infraestrutura de distribuição está instalada antes que os suprimentos de gás possam ser conectados. Os mercados em desenvolvimento na Índia e na China (entre outros) usam sistemas LPG-SNG para construir bases de clientes antes de expandir os sistemas de gás natural existentes.
O SNG baseado em GLP ou gás natural com armazenamento localizado e rede de distribuição de tubulação para as residências para atender a cada cluster de 5.000 consumidores domésticos pode ser planejado na fase inicial do sistema de rede de gás da cidade. Isso eliminaria o transporte rodoviário de cilindros de GLP da última milha, que é uma causa de tráfego e obstáculos de segurança nas cidades indianas. Essas redes localizadas de gás natural estão operando com sucesso no Japão com a possibilidade de se conectar a redes mais amplas em vilas e cidades.
Efeitos ambientais
Atualmente, o GLP disponível comercialmente é derivado principalmente de combustíveis fósseis. A queima de GLP libera dióxido de carbono , um gás de efeito estufa . A reação também produz algum monóxido de carbono . O GLP, no entanto, libera menos CO
2por unidade de energia do que o carvão ou o petróleo, mas mais do que o gás natural. Emite 81% do CO
2por kWh produzido pelo petróleo, 70% do carvão e menos de 50% do emitido pela eletricidade gerada a carvão distribuída pela rede. Por ser uma mistura de propano e butano, o GLP emite menos carbono por joule do que o butano, mas mais carbono por joule do que o propano.
O GLP queima de forma mais limpa do que os hidrocarbonetos de alto peso molecular porque libera menos partículas .
Risco de incêndio / explosão e mitigação
Em uma refinaria ou planta de gás, o GLP deve ser armazenado em vasos de pressão . Esses recipientes são cilíndricos e horizontais ou esféricos. Normalmente, esses vasos são projetados e fabricados de acordo com algum código. Nos Estados Unidos, esse código é regido pela American Society of Mechanical Engineers (ASME).
Os contêineres de GLP possuem válvulas de alívio de pressão, de modo que, quando submetidos a fontes de aquecimento externas, liberam o GLP para a atmosfera ou para uma chaminé .
Se um tanque for sujeito a um incêndio de duração e intensidade suficientes, ele pode sofrer uma explosão de vapor em expansão de líquido fervente ( BLEVE ). Esta é normalmente uma preocupação para grandes refinarias e plantas petroquímicas que mantêm contêineres muito grandes. Em geral, os tanques são projetados de forma que o produto respire mais rápido do que a pressão pode atingir níveis perigosos.
Um remédio que é utilizado em ambientes industriais é equipar esses recipientes com uma medida para fornecer uma classificação de resistência ao fogo . Recipientes grandes e esféricos de GLP podem ter uma espessura de parede de aço de até 15 cm. Eles são equipados com uma válvula de alívio de pressão aprovada . Um grande incêndio nas proximidades da embarcação aumentará sua temperatura e pressão . A válvula de alívio na parte superior é projetada para liberar o excesso de pressão, a fim de evitar a ruptura do próprio recipiente. Dado um incêndio de duração e intensidade suficientes, a pressão gerada pelo gás em ebulição e expansão pode exceder a capacidade da válvula de ventilar o excesso. Alternativamente, se, devido à ventilação contínua, o nível do líquido cair abaixo da área sendo aquecida, a estrutura do tanque pode ser superaquecida e posteriormente enfraquecida nessa área. Se isso ocorrer, o recipiente pode se romper violentamente, lançando pedaços da embarcação em alta velocidade, enquanto os produtos liberados também podem pegar fogo, causando danos catastróficos a qualquer coisa nas proximidades, incluindo outros recipientes.
As pessoas podem ser expostas ao GLP no local de trabalho, respirando-o, contato com a pele e contato com os olhos. A Administração de Segurança e Saúde Ocupacional (OSHA) definiu o limite legal (limite de exposição permitido ) para a exposição ao GLP no local de trabalho como 1000 ppm (1800 mg / m 3 ) durante um dia de trabalho de 8 horas. O Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional (NIOSH) definiu um limite de exposição recomendado (REL) de 1000 ppm (1800 mg / m 3 ) para um dia de trabalho de 8 horas. Em níveis de 2.000 ppm, 10% do limite inferior de explosão, o GLP é considerado imediatamente perigoso para a vida e a saúde (devido exclusivamente a considerações de segurança relativas ao risco de explosão).
Veja também
- Gás natural comprimido (CNG)
- Carrossel de enchimento
- Galão de gasolina equivalente
- Gás industrial
- Intumescente
- Válvula POL
Referências
http://www.ces.iisc.ernet.in/energy/paper/alternative/calorific.html
links externos
- Propano 101 Explicando os fundamentos do propano e do Gás LP
- Guia de bolso do NIOSH para centros de riscos químicos para controle e prevenção de doenças