LPG là gì? Đặc tính và ứng dụng của khí hoá lỏng LPG

LPG (Liquefied Petroleum Gas) hay còn gọi là khí dầu mỏ hóa lỏng là loại nhiên liệu phổ biến, đa năng và tiện lợi. Nhờ khả năng hóa lỏng dễ dàng, năng lượng cao và cháy sạch, LPG được sử dụng rộng rãi trong sinh hoạt, công nghiệp và giao thông. Bài viết này, NSRP sẽ giúp bạn hiểu rõ LPG là gì, đặc tính, ứng dụng và quy trình sản xuất.

1. LPG là gì?

LPG (viết tắt của Liquefied Petroleum Gas) hay còn gọi là khí dầu mỏ hóa lỏng là một loại nhiên liệu dạng khí được hóa lỏng để dễ dàng lưu trữ và vận chuyển. Thành phần chính của LPG gồm các khí hydrocacbon, trong đó phổ biến nhất là propan (C3H8) và butan (C4H10). Các khí này có thể được trộn thành hỗn hợp hoặc tồn trữ riêng lẻ, với các tỉ lệ pha trộn phổ biến theo khối lượng là 50:50, 40:60 và 30:70 giữa propan và butan.

LPG (Liquefied Petroleum Gas) hay còn gọi là khí dầu mỏ hóa lỏng

Ở nhiệt độ và áp suất bình thường, LPG hóa hơi và được sử dụng dưới dạng khí. Trong sinh hoạt hàng ngày, người ta thường gọi LPG đơn giản là “gas”. Khí LPG không màu và không mùi, nhưng để đảm bảo an toàn và dễ phát hiện rò rỉ, người ta thường trộn thêm một chất tạo mùi có tên Ethanethiol. Chất này không ảnh hưởng đến chất lượng đốt của LPG.

LPG là sản phẩm thu được trong quá trình xử lý và chế biến dầu mỏ. Nhờ có khả năng hóa lỏng ở nhiệt độ bình thường khi nén ở áp suất vừa phải, LPG còn được gọi là “khí dầu mỏ hóa lỏng”.

Khí hoả lỏng LPG lần đầu được nghiên cứu và sản xuất vào năm 1910 bởi Tiến sĩ Walter Snelling, và hai năm sau đó, các sản phẩm thương mại đầu tiên của LPG xuất hiện trên thị trường. Ngày nay, LPG là một trong những loại nhiên liệu phổ biến, được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong sinh hoạt, công nghiệp và vận tải.

Khí hoả lỏng LPG là một trong những loại nhiên liệu phổ biến nhất hiện nay

2. Đặc điểm của khí dầu mỏ hoá lỏng LPG

Khí dầu mỏ hoá lỏng LPG là chất khí không màu, không mùi, ở dạng khí nặng hơn không khí khoảng 1,85 lần (ở điều kiện 150°C) và ở dạng lỏng nhẹ hơn nước khoảng 0,5 lần. Do đó, khi rò rỉ ra môi trường, LPG có xu hướng tích tụ tại các vị trí kín gió, nơi địa hình trũng hoặc bay sát mặt đất.

Một đặc tính quan trọng của LPG là có thể chuyển từ thể lỏng sang thể khí rất nhanh ở nhiệt độ trên 0°C hoặc dưới áp suất khí quyển. Trung bình, 1 lít LPG lỏng giãn nở thành khoảng 250 lít khí, điều này tạo ra hỗn hợp cháy nổ nguy hiểm nếu gặp nguồn lửa. Khi cháy, LPG sinh ra nhiệt độ rất cao, khoảng 1.900°C, và năng lượng khoảng 12.000 kcal/kg nhiên liệu, tương đương với 1,3 lít dầu hỏa, 1,5 lít xăng hoặc hơn 2 kg than củi cháy hoàn toàn.

Những đặc tính cơ bản của khí dầu mỏ hoá lỏng LPG bao gồm:

1. Điểm sôi:

• Điểm sôi là nhiệt độ mà chất lỏng sôi ở áp suất khí quyển (760 mmHg).
• Điểm sôi thấp giúp LPG dễ bay hơi và sử dụng hiệu quả ở môi trường có nhiệt độ thấp.
• Điểm sôi Propan: -42°C, Butan: 0°C.
• Ở Việt Nam, tỉ lệ phổ biến giữa Propan và Butan là 70:30.

1. Áp suất bão hòa:

• LPG tồn trữ trong bình ở trạng thái lỏng ở dưới, hơi ở trên, và bình chỉ chứa tối đa 80% dung tích để đảm bảo an toàn khi giãn nở.
• Áp suất hơi bão hòa phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài, không phụ thuộc vào lượng LPG trong bình.
• Ở nhiệt độ bình thường, áp suất trong bình khoảng 1,7 – 6,8 kg/cm².

1. Nhiệt năng:

• Khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg LPG, năng lượng cung cấp khoảng 11.000 kcal, cao hơn các nhiên liệu thông dụng như xăng, dầu, than.

1. Tỷ trọng:

• Tỷ trọng LPG lỏng: 0,55 – 0,57 kg/lít.
• Tỷ trọng hơi LPG gần gấp đôi không khí, do đó khí thoát ra thường tập trung ở nơi thấp như rãnh, hố ga.

1. Tỷ lệ giãn nở:

• 1 lít LPG lỏng → 250 lít LPG hơi, lý giải vì sao LPG được tồn trữ dạng lỏng để tiết kiệm diện tích.

1. Nhiệt độ ngọn lửa:

• Propan cháy trong không khí: 1.930°C.
• Butan cháy trong không khí: 1.900°C.

1. Tính chất khác:

• LPG là nhiên liệu sạch, khi cháy hầu như không tạo muội than, cặn bẩn hay khí CO độc hại.
• 1 kg LPG cháy sinh ra năng lượng tương đương: 3–4 kg than, 2 lít dầu lửa, 1,5 lít xăng hoặc 7,9 kg củi gỗ.

Những đặc tính trên khiến LPG trở thành nhiên liệu an toàn, tiện lợi, hiệu quả cao, phù hợp sử dụng trong sinh hoạt, công nghiệp và vận tải.

LPG là hỗn hợp cháy nổ nguy hiểm nên cần vận chuyển và bảo quản cẩn thận

3. Ứng dụng của khí LPG

Khí dầu mỏ hóa lỏng LPG được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, có thể chia thành các nhóm chính như sau:

1. Dân dụng và thương mại:

• LPG là nhiên liệu phổ biến trong sinh hoạt hàng ngày, dùng để nấu ăn, sưởi ấm tại hộ gia đình.
• Ngoài ra, LPG còn được ứng dụng trong nhà hàng, khách sạn, bệnh viện, trường học để phục vụ nấu nướng, sưởi ấm và các nhu cầu tiện ích khác.

1. Công nghiệp và nông nghiệp:

• Trong công nghiệp, LPG là nguồn nhiên liệu quan trọng cho các ngành luyện kim, lò nung, xi mạ.
• Trong nông nghiệp, LPG được sử dụng để sấy khô nông sản, giúp bảo quản lúa, ngô, cà phê, hoa quả,… đồng thời tăng năng suất và chất lượng sản phẩm.

1. Giao thông vận tải:

• LPG cũng được dùng làm nhiên liệu cho một số phương tiện vận chuyển như xe ô tô, xe buýt và thậm chí là tàu vũ trụ trong các ứng dụng đặc thù.

1. Sản xuất nhiên liệu và hóa chất:

• LPG là nguyên liệu cho sản xuất ethylene, propylene, butadiene – các hợp chất quan trọng trong ngành nhựa.
• Ngoài ra, LPG được dùng để sản xuất MTBE, một chất phụ gia tăng chỉ số octane, thay thế cho chì trong xăng.
• LPG còn được dùng làm nhiên liệu cho máy phát điện, cung cấp điện cho các khu vực cần nguồn năng lượng ổn định.

Nhờ tính năng cháy sạch, nhiệt lượng cao và dễ hóa lỏng, LPG trở thành nguồn năng lượng đa năng, hiệu quả và an toàn, phục vụ nhiều lĩnh vực từ sinh hoạt, công nghiệp đến giao thông và sản xuất hóa chất.

Khí hoá lỏng LPG được ứng dụng trong nhiều mặt của đời sống hàng ngày

4. Quy trình sản xuất LPG

LPG thường được sản xuất tại các nhà máy tinh chế khí thiên nhiên hoặc nhà máy lọc dầu công nghệ cao với quy trình chính gồm 3 bước cơ bản:

Bước 1: Làm sạch khí

• Hỗn hợp khí thiên nhiên hoặc khí đồng hành khai thác từ mỏ khí, mỏ dầu được đưa vào nhà máy để làm sạch bằng phương pháp lắng lọc.
• Các loại khí tạp và tạp chất được loại bỏ hoàn toàn, chỉ còn lại hỗn hợp các hydrocacbon như metan, etan, propan…
• Sản phẩm thu được ở bước này là hỗn hợp khí tinh khiết, sẵn sàng cho các bước tách tiếp theo.

Khí dầu mỏ hoá lỏng được sản xuất tại các nhà máy lọc hoá dầu, đơn cử như tại Nhà máy lọc hoá dầu Nghi Sơn

Bước 2: Tách khí

• Sử dụng các phương pháp như nén, hấp thụ hoặc làm lạnh để tách riêng từng loại khí trong hỗn hợp hydrocacbon.
• Kết quả của bước này là propan, butan và các khí khác được tách riêng biệt, đảm bảo chất lượng LPG theo tiêu chuẩn.

Bước 3: Pha trộn

• Propan và butan tinh khiết được pha trộn theo tỉ lệ phù hợp với từng mục đích sử dụng:
  • 30:70 hoặc 40:60: thường dùng làm nhiên liệu đun nấu trong sinh hoạt và thương mại.
  • 50:50: dùng làm nhiên liệu cho sản xuất công nghiệp, ví dụ như sản xuất ắc quy hoặc các ứng dụng đặc thù khác.