Các ứng dụng của khí hóa lỏng (LPG)

Các ứng dụng của khí hóa lỏng (LPG)

Các ứng dụng của khí hóa lỏng (LPG)

1 Cung cấp nguồn gas dân dụng sử dụng cho hộ gia đình, nhà hàng, quán ăn, khách sạn

Ứng dụng cụ thể trong ngành nhà hàng, khách sạn:

Dùng cho việc sưởi ấm và cung cấp nguồn nhiệt cho hệ thống nước nóng (Heating and hot water)

• Dùng cho việc nấu nướng (Cooking): cung cấp nguồn nhiệt ổn định, sạch và giúp cho việc nấu một số món ăn đặc biệt đòi hỏi nhiệt cao, nấu nhanh Dùng Shell Gas một phần giúp cho thức ăn được ngon hơn, giúp người bếp trưởng chế biến các món ăn mang hương vị mong muốn và an toàn trong sử dụng

• Dùng cho hệ thống điều hoà (Air conditioning): ngày nay việc dùng LPG thay thế nguồn điện đang chứng tỏ tính hiệu quả kinh tế cao

• Dùng sưởi ấm cho hệ thống hồ bơi (Swimming Pool) và spa: LPG giúp giữ được nguồn nhiệt mong muốn cho hồ bơi ngay cả khi thời tiết giá lạnh và cho các hệ thống spa, massage

• Các ứng dụng khác: máy phát điện sử dụng LPG giúp ngăn ô nhiễm môi trường trong các hệ thống khách sạn, nhà hàng

2 Ứng dụng cho các nghành công nghiệp, nông nghiệp

Khí hóa lỏng được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp: Luyện kim, mạ kẽm, sản xuất hàng mỹ nghệ (ceramics), sản xuất chế biến thực phẩm (food processing)

Bên cạnh, có thể ứng dụng trong nông nghiệp và chăn nuôi gia súc (cung cấp nhiệt)

Một số hướng dẫn giúp bạn sử dụng gas (LPG) an toàn

1 Nơi cất giữ bình gas phải được đặt cách bếp khoảng 1,0m – 1,5m Trong trường hợp không gian nhà hẹp, vẫn không được đặt bình gas ngay dưới bếp

2 Nơi cất giữ bình gas phải được thông thoáng, cửa tủ bếp (nơi cất giữ bình gas) phải luôn luôn được mở, hoặc tháo hẳn

3 Nơi cất giữ bình gas không nên để quá nhiều đồ đạc, là nơi ẩn trú lý tưởng cho chuột

4 Mỗi lần nấu nướng xong, khuyến cáo nên khóa van bình gas Đặc biệt trước khi ngủ phải khóa van bình gas Cửa sổ bếp, nếu không ngại đến những vấn đề trộm cắp, chúng tôi khuyến cáo khách hàng nên để mở cửa sổ (có một số trường hợp bị chết ngạt xảy ra ban đêm trong khi ngủ do gas bị rò rỉ, và cửa sổ trong nhà đều đóng Vì lượng gas bị rò rỉ

sẽ chiếm hết khí oxy trong nhà nếu các cửa đều đóng kín.)

5.Khi sử dụng bếp âm, bạn nên lưu ý:

• Không nên xây dựng bệ đỡ bê tông bên dưới, điều này hạn chế việc kiểm tra rò rỉ gas giữa ống dây dẫn và bếp mỗi khi nhân viên giao gas đến thay gas và thực hiện việc kiểm tra rò rỉ Bệ đỡ thực chất không có tác dụng đỡ bếp, chỉ có tác dụng thẩm mỹ bên dưới tủ bếp!

• Đối với bếp âm, khi bạn bật công tắc bếp 2-3 lần mà lửa không cháy, vui lòng đừng cố bật tiếp Hãy dùng quạt giấy quạt khu vực xung quanh bếp, hoặc bỏ đi nơi khác đợi 01 hoặc 02 phút sau hãy bật lại Vì trong quá trình bật công tắc bếp, tuy lửa không cháy, nhưng gas vẫn thoát ra, và bay vờn vờn trong không khí Nếu lúc

đó chúng ta vẫn bật công tắc bếp và lửa cháy, ngọn lửa sẽ bốc cháy mạnh trong không khí dẫn đến phỏng mặt (trường hợp này đã xảy ra) Khi tắt công tắc bếp, phải chắc rằng công tắc ở vị trí “OFF” (vị trí đóng), nếu không gas vẫn sẽ rò rỉ ra thông qua họng bếp (nếu công tắc chưa về hẳn vị trí “OFF”)

6 Mỗi khi thay gas, bạn có quyền yêu cầu nhân viên giao gas kiểm tra:

• Kiểm tra bằng xà phòng ngay chỗ van điều áp, và đầu nối giữa van điều áp và dây, đầu nối giữa dây và bếp

• Giữ lại niêm màng co trong vài tháng Trong trường hợp xảy ra sự cố, các công ty gas sẽ thông qua đó nhận diện bình gas của mình cung cấp (do trên thị trường tình trạng gas giả rất nhiều) Các công ty gas sẽ không chịu trách nhiệm nếu bình gas của họ bị san chiết trái phép, và phần lớn người tiêu dùng phải gánh chịu hậu quả

7 Nhằm đảm bảo sử dụng hàng chính hãng, vui lòng liên hệ công ty gas để xin địa chỉ cửa hàng gas uy tín

8 Trong trường hợp xảy ra sự cố, vui lòng liên hệ: (1) cửa hàng gas, (2) đường dây nóng

của công ty gas, (3) số 114.

Tình hình sử dụng LPG tại Việt Nam

Thị trường LPG Việt Nam được chia thành 3 vùng chính: miền Bắc, miền Trung và miền Nam Xét về nhu cầu tiêu thụ của từng vùng thị trường thì miền Nam vẫn được xem là thị trường lớn nhất và có nhu cầu tiêu thụ cao nhất, chiếm khoảng 66% nhu cầu của cả nước

Kế đến là miền Bắc và miền Trung chiếm tương ứng khoảng 30% và 4%

Hiện nay, nhu cầu và mục đích tiêu thụ LPG tại Việt Nam có thể cơ bản chia thành 4 nhóm:

- Dân dụng: sử dụng bình gas 12kg làm chất đốt trong sinh hoạt của các hộ gia đình;

- Công nghiệp: sử dụng LPG làm nguyên/nhiên liệu đầu vào để phục vụ sản xuất các nhà máy sản xuất như gốm, sứ, thủy tinh, gạch men, chế biến thực phẩm, nông sản, thủy sản… Đây cũng là phân khúc thị trường tiêu thụ LPG quan trọng ở Việt Nam;

- Thương mại: sử dụng bình gas 45kg cho các khách sạn, nhà hàng, khu vui chơi giải trí…;

- Giao thông vận tải: Sử dụng LPG làm nhiên liệu thay thế cho các nhiên liệu truyền thống như xăng, dầu nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong các thành phố lớn Tuy nhiên, đến thời điểm hiện nay việc sử dụng LPG trong giao thông vận tại vẫn còn ở mức khiêm tốn

hị trường LPG tại Việt Nam tăng nhanh trong những năm qua: năm 1995 chỉ tiêu thụ 49.500 tấn, năm 2000 tăng lên thành 322.375 tấn, năm 2005 là 783.706 tấn, năm 2010 đạt 1.170.000 tấn Dự kiến năm 2011 tỷ lệ tăng trưởng về nhu cầu tiêu thụ LPG sẽ đạt 5%

Chương II : Giới thiệu chung về LPG

2.1 Khái niệm về LPG

LPG là tên viết tắt của khí dầu mỏ hóa lỏng (Liquified Petrolium Gas) LPG là sản phẩm thu được từ quá trình khai thác dầu mỏ (khí đồng hành), hoặc từ các mỏ khí thiên nhiên bao gồm các loại hydrocacbon khác nhau, thành phần chủ yếu là propan, butan hoặc hỗn hợp của chúng

Hoá lỏng khí dầu mỏ là quá trình tách đơn giản, vốn đầu tư ít hơn so với các quá trình tách triệt để Thông thường người ta chỉ tách riêng metan thuần độ cao làm nguyên liệu sản xuất methanol, còn metan lẫn etan làm khí đốt công nghiệp, gia dụng, phát điện hoặc cho xuất khẩu theo đường ống dẫn khí, hoặc tách metan, etan cho sản xuất ammoniac, urê, còn phần hoá lỏng là LPG

Hiện nay trên thế giới LPG được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành : giao thông vận tải, công nghiệp, nông nghiệp, chế biến thực phẩm và trở thành loại nhiên liệu

không thể thiếu được đối với mỗi quốc gia, đặc biệt với các nước có nền công nghiệp phát triển LPG được sản xuất mạnh ở những nước có tiềm lực lớn về dầu mỏ như :

Mỹ, Nga, Canada, Mexico, Venezuela, Indonexia, Angieri, Ả rập xê út, Nauy, Iran

LPG tồn chứa trong các loại bình áp lực khác nhau và được tồn chứa ở trạng thái bão hoà tức là tồn tại ở dạng hơi nên với thành phần không đổi, áp suất bão hoà trong bình chứa không phụ thuộc vào lượng LPG bên trong mà hoàn toàn phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài Chất lỏng nằm dưới phần đáy và hơi nước nằm trên cùng của bình chứa, nghĩa là khoảng trên mức chất lỏng Thông thường các loại bình chứa chỉ chứa khí lỏng tối đa khoảng 80 ÷ 95 % thể tích bình, thể tích còn lại dành cho phần hơi có thể giãn nở khi nhiệt độ tăng

2.2 Thành phần của LPG

Thành phần hóa học chủ yếu của LPG là các hydrocacbon dạng parafin có công thức chung là CnH2n+2 LPG là hỗn hợp nhất định của các hydrocacbon như: Propan (C3H8), Propylen (C3H6), Butan (C4H10), Butylen(C4H8) Tuy nhiên vẫn có khả năng xuất hiện

vết của etan,etylen hoặc pentan trong LPG thương mại Butadien 1,3 có thể xuất hiện nhưng không đạt tới tỷ lệ đo được Ngoài ra còn có chất tạo mùi Etyl mecaptan ( R –

SH ) với tỷ lệ pha trộn nhất định để khi khí rò rỉ có thể nhận biết được bằng khứu giác

Sản phẩm LPG cũng có thể có hydrocacbon dạng olefin hay không có olefin phụ thuộc vào phương pháp chế biến

2.3 Một số tính chất hóa lý đặc trưng của LPG

Bảng 2.1 Tính chất của LPG Tính chất Đơn vị đo Propan Butan

Điểm sôi

760mmHg

0C -42 đến -45 -0,5 đến -0,2

Tỷ trọng so với

không khí

1,4 đến 1,52 1,9 đến 2,01

Khối lượng

riêng

Nhiệt dung

riêng

Btu/1b0F kJ/kg0C

0,6 2,512

0,57 2,386 Ẩn nhiệt bay hơi KJ/kg 358,2 372,2

Áp suất hơi tại:

150C

200C

250C

9 19,6

0,8

2,75 7 Nhiệt trị toàn Kcal/kg 12000 11800

Nhiệt trị tối

thiểu

Tỉ lệ thể tích khí Lít/lít 275 235

Giới hạn cháy

nổ dưói với

Nhiệt độ cháy

với không khí

Nhiệt cháy với

0xi

Thể tích riêng ở

15,60C

Lít/tấn 1957-2019 1723-1760

Lượng không

khí cần đốt cháy

1m3 khí

Từ bảng trên ta thấy rằng, ở thể lỏng cũng như ở thể khí Butan đều nặng hơn Propan nhưng với cùng một trọng lượng thì Propan tạo ra thể khí lớn hơn so với Butan

3.3.1 Hệ số dãn nở

Hệ số dãn nở khối của LPG là lượng thể tích tăng lên khi nhiệt độ của vật chất tăng lên 10C

Sự dãn nở nhiệt của LPG rất lớn ( gấp 15 ÷ 20 lần so với nước và lớn hơn rất nhiều so với các sản phẩm dầu mỏ khác) Do đó các bồn chứa, bình chứa LPG chỉ được chứa

đến 80÷ 85 % dung tích toàn phần để có không gian cho LPG lỏng dãn nở khi nhiệt

độ tăng lên

Do hệ số dãn nở của LPG lớn nên đòi hỏi:

* Phải giữ khoảng trống phù hợp trong các bồn chứa, bình chứa; lắp đặt các van an toàn cho bồn chứa, các ống dẫn

* Đo một cách chính xác nhiệt độ sản phẩm trong kho chứa chứa để khi vận chuyển thì điều khiển được mức dự trữ, hư hao như quy định

2.3.2 Nhu cầu không khí khi đốt cháy

Khi đốt cháy hoàn toàn một thể tích LPG đòi hỏi không khí lớn gấp 23 lần đối với propan và gấp 33 lần đối với butan Đồng thời phản ứng sinh ra lượng CO2 gấp từ 3 –

4 lần thể tích khí đốt Điều này rất quan trọng vì để lường trước được khả năng thiếu oxy bão hoà CO2 đột ngột trước khi đốt LPG trong không gian khí

2.3.3 Ẩn nhiệt bay hơi

Ẩn nhiệt của chất lỏng là lượng nhiệt cần hấp thụ để bay hơi hoàn toàn một đơn vị khối lượng chất lỏng đó Điều này đúng với cả khí hoá lỏng và đúng với cả nước, nếu không có nhiệt cung cấp bên ngoài thì chất lỏng không bay hơi được Khi chất lỏng lạnh dần xuống thì sự bay hơi có thể chậm lại hay dừng hẳn Như vậy LPG lỏng đựng trong bình kín có một lượng khí thoát ra từ bình chứa tương ứng với lượng hơi được tạo ra do sự cung cấp nhiệt ở điều kiện áp suất khí quyển

3.3.4 Tỷ trọng

Tỷ trọng thể lỏng : ở điều kiện 15oC, 760mmHg ,tỷ trọng của propan là 0,51 ; còn butan là 0,575 Propan và butan nhẹ hơn nước nên nó nổi lên trên mặt nước

Tỷ trọng thể hơi : ở điều kiện 15oC, 760mmHg, tỷ trọng của propan hơi bằng 1,52 và butan hơi bằng 2,01 Như vậy ở thể hơi, tỷ trọng của LPG gấp gần 2 lần tỷ trọng của không khí

Như vậy khi LPG rò rỉ, khí thoát ra nặng hơn so với không khí sẽ lan truyền dưới mặt đất ở nơi trũng như rãnh nước, hố gas Để đảm bảo an toàn khi có rò rỉ cần tạo điều kiện thông thoáng phần dưới không gian sử dụng hoặc chứa LPG

2.3.5 Áp suất hơi bão hoà

LPG có áp suất hơi bão hoà cao hơn áp suất khí quyển, nên ở điều kiện bình thường ( nhiệt độ và áp suất khí quyển ) LPG tồn tại ở dạng hơi Trong điều kiện nhất định về nhiệt độ và áp suất, LPG sẽ chuyển sang dạng lỏng và có thể tích nhỏ hơn rất nhiều lần so với dạng hơi, điều này thuận lợi cho việc vận chuyển và tàng trữ

LPG chứa trong bình kín có thể làm tăng áp suất của bình do tính chất dễ bay hơi của

nó Nhiệt độ môi trường quá thấp có thể làm giảm áp suất hơi dưới mức áp suất khí quyển

Áp suất hơi bão hòa của LPG phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài của thiết bị và tỷ lệ thành phần Butan/ propan

LPG với thành phần 70% butan và 30% propan có áp suất hơi bão hòa là 6 kg/ cm2 Ở cùng điều kiện nhiệt độ, khi thay đổi thành phần hỗn hợp , áp suất hơi bão hòa cũng thay đổi.`

3.3.6 Giới hạn cháy nổ

Hỗn hợp hơi nhiên liệu với không khí có thể cháy nổ khi gặp lửa Hỗn hợp chỉ cháy

nổ khi nó nằm trong một giới hạn nào đó về nhiệt độ, áp suất và thành phần Vùng cháy nổ có giới hạn trên và giới hạn dưới về nồng độ Giới hạn dưới ứng với nồng độ

nhiên liệu tối thiểu trong hỗn hợp mà ở đó hỗn hợp cháy khi gặp lửa Giới hạn trên ứng với nồng độ cực đại của nhiên liệu để nhiên liệu cháy khi gặp lửa Nếu quá giới hạn trên hỗn hợp không cháy nổ vì thiếu oxy, còn thấp hơn giới hạn dưới hỗn hợp quá nghèo nhiên liệu phản ứng cháy không xảy ra được Giới hạn cháy nổ được thể hiện ở bảng sau :

Bảng 2.2 : Giới hạn cháy nổ Thành phần Giới hạn dưới

( % thể tích)

Giới hạn trên ( % thể tích)

Đối với LPG để đốt cháy và phát nổ nếu được trộn lẫn với không khí theo tỷ lệ LPG/ không khí : 5 – 15 % tương đương với LPG/ Oxy là 0,25 – 0,75

2.3.7 Nhiệt độ cháy

Hỗn hợp LPG/ trên không khí cháy sinh ra một lượng nhiệt rất lớn và tương đối sạch không để lại tạp chất

Bảng 2.3 Nhiệt cháy và nhiệt trị của LPG

Sản phẩm

Nhiệt độ cháy lớn nhất của

Nhiệt trị LPG ( kcal/kg) Lớn nhất Nhỏ nhất

3.3.8 Nhiệt độ tự bắt cháy

Nhiệt độ tự bắt cháy là nhiệt độ mà tại đó phản ứng cháy tự xảy ra đối với hỗn hợp không khí, nhiên liệu ( hoặc oxy/ nhiên liệu) Nhiệt độ bắt cháy tối thiểu phụ thuộc vào thiết bị thử, tỷ lệ không khí/ nhiên liệu, áp suất hỗn hợp

Bảng 2.4 Nhiệt độ tự bắt cháy của một số loại nhiên liệu tại áp suất khí quyển

Số

thứ

Nhiên liệu Nhiệt độ cháy tối thiểu ( o C )

Trong không khí

Trong Oxy ( O 2 )

6 Xăng 280 – 430 >240

2.4 Các ứng dụng quan trọng của LPG

Thành phần chủ yếu của LPG là propan và butan, được sản xuất bằng cách nén khí đồng hành hoặc khí từ các quá trình chế biến dầu mỏ ở các nhà máy lọc dầu Việc ứng dụng LPG thương phẩm thường phân chia thành loại chính :

• Propan thương phẩm : làm nhiên liệu cho động cơ hoạt động ở những điều kiện khắc nghiệt của môi trường (áp suất cao, nhiệt độ thấp )

• Butan thương phẩm : Sử dụng làm nhiên liệu đòi hỏi sự bay hơi trung bình

• Propan chuyên dùng : Là sản phẩm có chất lượng cao sử dụng trong các động

cơ đốt trong, đòi hỏi nhiên liệu có khả năng chống kích nổ cao

• Hỗn hợp propan – butan : sử dụng làm nhiên liệu đòi hỏi sự bay hỏi trung bình Hỗn hợp propan – butan là thích hợp cho việc chế biến thành sản phẩm khí đốt gia dụng

vì chúng có áp suất hơi bão hoà và nhiệt độ bay hơi thích hợp trong các điều kiện sinh hoạt cụ thể

LPG có nhiệt cháy cao mặc dù tỷ trọng butan lớn hơn tỷ trọng propan nhưng nhiệt trị tương tự nhau và nằm trong khoảng 11300 ÷ 12000 Kcal/ kg ; tương đương nhiệt trị của 1,5 – 2 kg than củi ; 1,3 lít dầu mazut ; 1,35 lít xăng

Với những đặc tính trên, LPG được sử dụng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống Một cách tương đối có thể phân chia các ứng dụng của LPG như sau :

- Sử dụng LPG trong dân dụng: Sử dụng trong nấu nướng, thay thế điện trong các

bình nước nóng, ứng dụng trong các hệ thống sưởi ấm nhà, chiếu sáng, giặt là

- Sử dụng LPG trong thương mại: Sử dụng trong các bếp công nghiệp, lò nướng,

đun nước nóng trong các nhà hàng, trong công nghiệp chế biến thực phẩm

- Sử dụng LPG trong công nghiệp: Sử dụng trong công nghiệp gia công kim loại,

hàn cắt thép, nấu và gia công thủy tinh, lò nung sản phẩm silicat, khử trùng đồ hộp, lò đốt rác, sấy màng sơn

- Sử dụng LPG trong nông nghiệp: Sử dụng để sản xuất thức ăn gia súc, chế biến,

sấy nông sản, ngũ cốc, thuốc lá, sấy chè, cà phê, lò ấp trứng, đốt cỏ…

- Sử dụng LPG trong giao thông: Là nhiên liệu lý tưởng thay thế cho động cơ đốt

trong vì trị số ốc tan cao, giá thành rẻ, ít gây ô nhiễm môi trường, đơn giản hóa cấu tạo động cơ Nó làm giảm đáng kể sự thoát khí ở xe tải, làm nhiên liệu đốt trong thay xăng cho các xe du lịch, xe taxi Ở một số nước tiên tiến dùng LPG hoá lỏng thay xăng pha chế vừa hạn chế độc hại trong sử dụng đối với con người, vừa kinh tế

- Sử dụng LPG trong công nghiệp hoá dầu : LPG được sử dụng trong tinh chế và

công nghiệp hoá dầu Trong tinh chế, butan dùng để sản xuất dầu nhờn, n- butan thêm vào để tăng tính bay hơi và chỉ số octan của nhiên liệu Một trong những ứng dụng quan trọng khác của LPG là sử dụng làm nguyên liệu hoá học để tạo ra những polyme trung gian như : polyetylen, polyvinyl clorua, polypropylen và một số chất khác Đặc biệt để sản xuất MTBE là chất làm tăng trị số octan thay thế cho hợp chất pha chì trong xăng đã phát triển trong một vài năm gần đây

- Sử dụng cho nhà máy phát điện : Dùng LPG chạy các tuabin để sản xuất ra điện

phục vụ cho các ngành công nghiệp khác đem lại hiệu quả kinh tế cao và vốn đầu tư