LPG, bir hidrokarbon olup başlıca bileşenleri; propan, bütan, izobütan, izopropan ve
bütenler olan hidrokarbon karışımlarıdır. Gaz yakıtlar hidrojence zengindir ve silindirlere
gaz fazında girer. Kolay depolama ve taşıma için genellikle sıvı hâlde tutulur.
Bütan ve Propan
Şekil 1.1’de bütan ve propan gazının atomu görülmektedir.
Bütanın özellikleri:
– Kimyasal formül: C4H10
– 15°C’de atmosfer basıncı altında bir kg bütan gazının hacmi: 386 litre
– Havaya göre yoğunluğu: 2,07
– Atmosfer basıncı altında kaynama ısısı: -0,5 °C
– Kritik sıcaklık: 150,8 °C
– Donma noktası: -138°C
– 15 °C’ye göre basınç değeri: 0,92 bardır.
Propanın özellikleri:
– Kimyasal formülü: C3H8
– 15°C’de atmosfer basıncı altında bir kg propan gazının hacmi: 509 litre
– Havaya göre yoğunluğu: 1,52
– Atmosfer basıncı altında kaynama ısısı: -42°C
– Kritik sıcaklık: 95 °C
– Donma noktası: -187,7°C
– 15 °C’ye göre basınç değeri: 7,5 bar
Türkiye’de %30 propan ve %70 bütandan oluşan Mix LPG (karışım LPG)
kullanılmaktadır. Ancak bazı firmalar oto gaz için kış mevsiminde bu oranı %50 propan ve
%50 bütan olarak değiştirmektedirler.
Avrupa’da pazarlanan LPG’nin içindeki propan oranı % 35 ila % 95 arasında değişmektedir. Türkiye’de kullanılan LPG’nin fiziksel özellikleri şunlardır:
– Özgül ağırlık (sıvı hâlde) 0,560 kg/dm³
– Özgül ağırlık (gaz hâlinde) 1,860 kg/dm³
– Kaynama noktası -23 ºC
– Gaz hacminin sıvı hacme oranı 250
– En düşük tutuşma limiti (havada) 2 %
– En büyük tutuşma limiti (havada) 8,70 %
– Yanma için gerekli hava miktarı 28,80 m³/m³
– Yanma için gerekli hava miktarı 15,7 kg/kg
– Buharlaşma ısısı (15ºC’de) 85 Cal/kg
– Buhar basıncı (15ºC’de) 2,5 Bar
– Isıl değeri 10900 Kcal/Kg
Sıvılaştırılabilen gazlar C3H8, C4H10, LPG vb. kritik sıcaklığı ortam sıcaklığının
üzerinde olan gazlardır. Tüpler içinde 10–15 atm basınç altında sıvı olarak depolanır ve
taşınırlar. 20°C’de sıvılaşabilen propan 100°C’de sıvılaştırılamaz.
LPG’nin havaya % 2-10 oranında karışması, onu parlayıcı bir duruma getirmektedir.
Böyle bir karışımın, kapalı bir hacimde ateşlenmesi ya da bir noktasından sıcaklığın 500
°C’ye çıkarılması hâlinde, tüm binayı yıkabilecek güçte bir patlama meydana gelecektir.
LPG havadan ağır olduğu için kaçak durumunda bu karışım yere yakın bölgelerde oluşur.
Yanma Denklemi
Yanma denklemi:
C4H10 + 13/2 O2 =====> 5H2O + 4CO2
C3H8 + 5O2 =====> 4H2O + 3 CO2
Bütün yakıtların stokiyometrik oranda birim hacimde verdikleri kimyasal enerjileri
birbirine yakındır. Bu olay, yakıtların yanma sonucu verdiği ısının birbirine yakın seviyede
ve yanma proseslerinin birbirleri ile karşılaştırılabilir olduğunu göstermektedir.
Tablo 1.1’de görüldüğü gibi gaz yakıtların oktan sayıları daha fazladır. Yüksek oktan
numaraları, motorun yüksek sıkıştırma oranları ile herhangi bir vuruntu olmadan
çalışabilmesinde faydalıdır.
LPG, petrolün işlenmesinden ya da doğal gazın (CNG) işlenmesinden elde edilir.
Dünyada üretilen LPG’nin % 66’sı doğal gazdan % 34’ü petrolden elde edilir. Doğal gaz %
90 metan (CH4), % 5 propan (C3H8), % 4 etan (C2H5)dan oluşur.
LPG Yakıt Sistemleri
Otomotiv sektörü teknolojik yenilenmenin en hızlı ve etkin bir şekilde uygulandığı
sektörlerden biridir. Bununla birlikte petrol ürünleri temel enerji kaynağıdır. Otomotiv
sektöründeki alternatif enerji kaynağı arayışları 1930’lu yıllarda LPG (likit petrol gazı)’nin
araçlarda yakıt olarak kullanımını gündeme getirmiştir.
Özellikle kolay bulunması, ekonomik olması ve diğer yakıtlara oranla çevreyi daha
az kirletici nitelikte olması nedeni ile dünyada birçok ülke LPG’nin otomobil motorlarında
kullanımını özendirerek yaygınlaştırmıştır.
Bugün kullanılan bütün yakıtlar (hidrojen hariç), hidrokarbonlardan (hidrojen ve
karbon) oluşur. Otomotiv ve endüstriyel amaçlı kullanılan yakıtlar fosil yakıtlardan (kömür,
petrol, doğal gaz) elde edilir ve yenilenemezler. Bazı yakıtlar (metan, biyogaz, etanol vb.)
tarımsal ürünlerinin fermantasyonundan oluşur (şeker pancarının damıtılması vb.). Yakıtlar
havadaki oksijenle (Havada % 21 oksijen vardır.) kimyasal reaksiyona girerek enerji
üretirler.
LPG, Sıvılaştırılmış Petrol Gazının Karakteristikleri
LPG’nin gaz hâlindeki şeklinin karakteristikleri; bu gazın tamamen hidrokarbonlardan oluşması ve içinde sülfür olmamasından dolayı yüksek ısıtma değeri ve ileri derecede saflık olarak ifade edilmektedir.
– Buharlaşma ısısı: Buharlaşma için gerekli olan ısı, sıvının kendisinden sağlanabileceği gibi, haricî bir ısı kaynağı (buharlaştırıcı gibi) kullanılmadığı takdirde, gazın muhafaza edildiği kabın cidarlarından da temin edilebilmektedir.
– Buhar basıncı: Belirli bir ısı derecesinde, sıvıyı onun buharı ile dengede tutan basınç olarak tarif edilmektedir. Bu, gazın oda sıcaklığındaki basıncını belirlemesi açısından LPG’nin en önemli karakteristiklerinden biri olup gazın kullanılma yöntemlerini ve içinde saklandığı depoların dizaynını şekillendirmektedir.
– Sülfür miktarı: LPG’nin diğer yakıtlara nazaran yok denecek derecede düşük bir sülfür miktarı vardır ve bu sebepten diğerlerine nazaran daha üstün konumdadır.
– Buhar yoğunluğu: LPG buharı havadan daha ağır olduğundan zemin üzerine birikir. LPG buharının havadaki oranı, alt parlama limitinin altına düşmeden önce geniş bir alana yayılır ve bodrumlar, merdiven altları gibi çukur yerlerde kolayca birikebilir. Bu sebepten, bu gibi mahaller iyice havalandırılmalı ve LPG hiçbir zaman zeminden aşağı yerlere depolanmamalıdır.
– Yoğunluk: Bir sıvının rölatif yoğunluğu; sıvının ağırlığının, aynı ısıda ve aynı
hacimdeki suya oranı olarak tanımlanmaktadır. Sıvı hâldeki bütan ve propanın yoğunlukları, yaklaşık suyun yarısı kadardır. Sıvı LPG su üzerinde yüzer. Bir gazın rölatif yoğunluğu ise gazın ağırlığının, aynı sıcaklıkta ve aynı hacimdeki havaya oranıdır. Gaz hâlindeki propan ve bütan, havadan çok daha ağırdır.
– Genişleme katsayısı: Genişleme katsayısı; cismin ısısı bir derece artırıldığı zaman, birim hacminde meydana gelen artma şeklinde tanımlanmaktadır. Bu karakteristik, LPG’nin sıvı hâlde depolanması için önemlidir.
– Viskozite: Bütan ve propanın viskoziteleri düşük olup bu husus sistemlerin boru bağlantılarında ve contalarda, göz önüne alınması gereken önemli bir faktördür.
– Ek buharlaşma ısısı: LPG buharlaşırken ısı alır ve yoğunlaşırken ısı verir. İçinde bulunduğu kabın ve çevrenin ısısını aldığından kabın dışında soğuma meydana gelmesine sebep olur. İçinde bulunduğu kaptan sızdığı noktada, beyaz bir bulut hâlinde donmuş su damlacıkları oluşturur. Bu durumda deriye değmesi hâlinde, deriden ısı alarak soğuk yanığı meydana getirir.
Oto LPG
Ülkemizde oto LPG ilk olarak çevreci bir yakıt oluşundan çok, öncelikli olarak fiyat cazibesi sebebiyle tercih edilmiştir. LPG yakıt sisteminin otomotiv sektöründe kullanılmaya başlanması, 1996 yılından itibaren ticari araçların talebi ile oluşmuştur. 1998 yılında gerekli düzenlemelerin tamamlanması (teknik ve yasal düzenlemeler, standartların hazırlanması) ile yaygınlaşma süreci hızlanmıştır.
Türkiye’de oto LPG tüketimi 2000 yılında büyük bir büyüme kaydederek 1.3 milyon tona kadar yükselmiştir. Oto LPG tüketimi başlıca ticari araçlar, şirket ve kamu filo araçları, özel araçlar tarafından gerçekleştirilmektedir.