Zanieczyszczenia mogące występować w LPG

Jak wskazują wyniki kontroli na stacjach paliw, LPG jest jednym lepszych jakościowo paliw silnikowych. Warto jednak mieć świadomość jakie zanieczyszczenia mogą pojawić się w autogazie i na jakim etapie produkcji i dystrybucji istnieje takie ryzyko i jakie mogą być konsekwencje ich występowania w paliwie gazowym.

Wymagania jakościowe dla LPG

Właściwości autogazu są określone w naszym kraju przez Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 12 grudnia 2011 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie wymagań jakościowych dla gazu skroplonego (LPG) z 2006 roku. Bazuje ono na normie PN-EN 589.

fot. gazeo.plWnętrze reduktora instalacji II generacji, która była eksploatowana z wykorzystaniem paliwa gazowego dobrej jakości. Widoczne tylko niewielkie (suche) zanieczyszczenia powierzchni wewnętrznych

Produkcja LPG

W procesie produkcji do LPG mogą przedostawać się aminy i woda. Pierwsza z substancji jest używana do odsiarczania gazu (tzw. mycie aminowe). W wyniku niedoskonałej technologii produkcji aminy mogą przedostawać się do LPG. Jednak kolejny etap, jakim jest mycie wodne, powinno usunąć je z LPG.

Aminy

Aminy mają bardzo dobre własności do tworzenia emulsji, co w połączeniu z wodą tworzy w układzie wydawczym stacji paliw pianę, która w temperaturach poniżej zera zamarza blokując przepływ gazu.

Woda

Woda przedostaje się do LPG w wyniku mycia wodnego, będącego jednym z etapów produkcji. W ocenie specjalistów, jest ona jednym z najgroźniejszych zanieczyszczeń w autogazie, ponieważ może wiązać się z innymi substancjami, tworząc niekorzystnie oddziałujące związki. Dlatego na każdym etapie dystrybucji należy eliminować wodę zawartą w gazie płynnym.

Niestety, w LPG zawsze pozostanie jednak pewna ilość wody, ponieważ ma ona zdolność (co prawda niewielką) do rozpuszczania się w węglowodorach. Rozpuszczalność maleje wraz ze spadkiem temperatury, a LPG wychodzący z produkcji ma temperaturę około 40°C, ponieważ jest poddawany procesowi suszenia, który ma na celu właśnie pozbawienie go nadmiaru wilgoci. Nie jest jednak możliwe usunięcie wody rozpuszczonej w węglowodorach, dlatego po załadowaniu cysterny, szczególnie w niskich temperaturach otoczenia, następuje skroplenie wody. W przypadku zbiornika naczepy-cysterny o pojemności około 40 tys. l, teoretycznie może wydzielić się ponad litr wody. Takie samo zjawisko może zachodzić w zbiornikach stacji benzynowych.

fot. gazeo.plFiltr fazy gazowej zanieczyszczony oleistymi frakcjami wytrącającymi się podczas odparowania LPG

Sama woda ma także właściwości korozyjne i przyczynia się do korozji elementów armatury i zbiorników. Dotyczy to zarówno infrastruktury magazynowej i transportowej, jak i instalacji zasilających silniki w naszych samochodach. Produkty korozji przedostają się do gazu, stanowiąc zanieczyszczenia mechaniczne. Te z kolei z paliwem mogą przedostać się do gazowego systemu zasilania, powodując uszkodzenia jego elementów.

Zimą woda zawarta w LPG może prowadzić do wytrącania kryształków lodu lub zamarzania rurociągów i zaworów - zarówno w armaturze stosowanej w transporcie i magazynowaniu LPG, jak i w samochodowych instalacjach gazowych. Aby związać wodę, do LPG dodaje się metanol. Jednak on także ma silne działanie korozyjne, a jego nadmiar może powodować rozpuszczanie i gromadzenie innych zanieczyszczeń.

Eliminowanie wody z LPG jest zatem bardzo istotne, choć z drugiej strony wiadomo, że jej niewielka zawartość jest nieunikniona i wynika z procesu produkcyjnego. Duże koncerny mają wdrożone procedury związane z odwadnianiem zbiorników (transportowych, magazynowych i na stacjach paliw). Inaczej sytuacja może wyglądać na niewielkich stacjach, często sprzedających wyłącznie LPG. Niestety, koncerny dostarczające LPG nie mają wpływu na procedury jakościowe w firmach-odbiorcach i nawet pomimo dostarczenia produktu o wymaganej normą jakości, stan infrastruktury na stacji powoduje, że paliwo, które tankujemy, może już jej nie spełniać. Czasami zdarza się, że autogaz z dwóch dostaw, z których każdy z osobna spełnia wymagania normy, po wymieszaniu już tych wymagań nie spełnia.

Siarka

Pomimo że procesy rafineryjne służą głównie odsiarczaniu produktów destylacji ropy naftowej, pewna ilość tego pierwiastka zawsze się w nich znajduje. W autogazie jest on niezbędny z uwagi na konieczność zachowania charakterystycznego zapachu. Jest on wynikiem obecności w LPG związków siarki (merkaptanów). Właśnie dlatego w gazie płynnym zawsze znajdują się związki siarki w ilości znacznie większej (50 ppm) niż w przypadku klasycznych paliw silnikowych (10 ppm). Mówi się o możliwości zmniejszenia tego parametru do 30 ppm, lecz niższa zawartość siarki nie jest możliwa z uwagi na konieczność zachowania wspomnianego zapachu, którego niestety nie da się uzyskać z udziałem innych (bezsiarkowych) substancji. Dla przykładu, w USA autogaz może zawierać 140 ppm siarki.

Zwiększona ponad dopuszczalną zawartość siarki w LPG zwiększa korozyjne oddziaływanie na silnik, szczególnie w połączeniu niektórych jej związków z innymi zanieczyszczeniami, w tym także z wodą. Ponadto, zwiększona zawartość siarki może być przyczyną zwiększonego zużycia katalizatora.

W silnikach starszej generacji siarka była składnikiem wręcz pożądanym, ponieważ pierwiastek ten ma dobre własności smarne, co doskonale sprawdzało się w silnikach Diesla starszej generacji, wyposażonych w klasyczną aparaturę wtryskową. Zwiększające się wymagania ekologiczne i wprowadzenie różnych metod obróbki gazów spalinowych spowodowały, że siarka stała się składnikiem niepożądanym i jej zawartość jest ściśle limitowana.

fot. gazeo.plMembrana reduktora instalacji gazowej, która była eksploatowana z wykorzystaniem LPG niskiej jakości. Widoczne oleiste zanieczyszczenia są wynikiem przedostawania się do gazu plastyfikatorów wykorzystywanych w elementach wykonanych z tworzywa sztucznego oraz oleju z pomp stosowanych do przeładunku LPG

Transport i magazynowanie

W procesach transportowych i w czasie magazynowania do LPG przedostają się różnego rodzaju substancje, np. oleje z pomp używanych do przeładunku oraz plastyfikatory z elementów gumowych (głównie węży) i wykonanych z tworzyw sztucznych, które są używane w pracach przeładunkowych.

Plastyfikatory

LPG, oddziałując na elementy gumowe i wykonane z tworzyw sztucznych, "wypłukuje" z nich plastyfikatory, które przedostają się do autogazu. Są to: ftalany, adypiniany i sebacyniany, które mają postać oleistą. Zanieczyszczenia te odkładają się w gazowym układzie paliwowym i mogą powodować nieprawidłowości w działaniu niektórych zespołów. Do najbardziej wrażliwych należą wtryskiwacze i niektóre rodzaje reduktorów, ponieważ oleista natura tych zanieczyszczeń powoduje, że „kleją” one elementy podzespołów instalacji, ograniczając możliwość ruchu. Objawy negatywnego oddziaływania tych zanieczyszczeń nasilają się w okresie jesienno-zimowym, kiedy spadają temperatury zewnętrzne. W takich warunkach oleiste zanieczyszczenia mają skłonność do tężenia.

Podsumowanie

Producent czy dystrybutor autogazu nie ma żadnego wpływu na stan infrastruktury przeładunkowej, magazynowej i na stacjach paliw, wykorzystywanej w całym skomplikowanym procesie dostawy LPG do ostatecznego użytkownika. Woda oraz będące wynikiem jej działania produkty korozji odkładające się w zbiornikach, przy dużych wahaniach ciśnienia i temperatury, mogą być katalizatorem dla innych reakcji chemicznych zmieniających właściwości korozyjne LPG oraz zawartość siarkowodoru i siarki. Z tego powodu okresowe odwadnianie i czyszczenie zbiorników, szczególnie na ostatnim etapie dystrybucji, czyli stacji paliw, jest bardzo istotne dla finalnej jakości autogazu.