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液化石油ガス(LPGまたはLPガス)は、プロパン、 n-ブタン、イソブタンといった炭化水素ガスの可燃性混合物を含む燃料ガスです。また、プロピレン、ブチレン、イソブチレン/イソブテンも含まれることがあります。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]
LPGは、暖房器具、調理器具、車両の燃料ガスとして使用されているほか、エアゾール噴射剤[6]や冷媒[7]としても利用されており、オゾン層へのダメージを軽減するため、クロロフルオロカーボンの代替として利用されています。特に車両燃料として使用される場合は、オートガスまたは単にガスと呼ばれることが多いです。
売買されるLPGの種類には、主にプロパン(C3H8)、主にブタン(C4H10)があり、最も一般的にはプロパンとブタンの両方を含む混合ガスが使用されています。北半球の冬には混合ガスにプロパンが多く含まれ、夏にはブタンが多く含まれます。[ 8 ] [ 9 ]アメリカ合衆国では、主に商業用プロパンとHD-5の2種類のLPGが販売されています。これらの仕様は、ガス処理業者協会(GPA) [ 10 ]と米国試験材料協会(ASMT)[ 11 ]によって発行されています。プロパン/ブタン混合ガスもこれらの仕様に記載されています。
プロピレン、ブチレン、その他様々な炭化水素も、通常、C 2 H 6、CH 4、C 3 H 8などの低濃度で存在します。HD-5は、LPGに含まれるプロピレンの量を5%に制限しており、オートガス規格として使用されています。[ 12 ]強力な着臭剤であるエタンチオールが添加されているため、漏れを容易に検知できます。国際的に認められている欧州規格はEN 589です。米国では、テトラヒドロチオフェン(チオファン)またはアミルメルカプタンも着臭剤として承認されていますが、[ 13 ]どちらも現在は使用されていません。
LPG は石油または「湿った」天然ガスを精製する ことで作られ、ほぼ完全に化石燃料源に由来し、石油(原油)の精製中に製造されるか、地中から湧き出る石油または天然ガス流から抽出されます。 LPG は 1910 年にWalter O. Snellingによって初めて生産され、最初の商業製品は 1912 年に登場しました。 現在、消費されるエネルギー全体の約 3% を供給し、すすが出ず硫黄の排出も非常に少ないため比較的クリーンに燃焼します。 ガスであるため、土壌や水質を汚染することはありませんが、大気汚染を引き起こす可能性があります。 LPG の典型的な比発熱量は 46.1 MJ/kg で、燃料油の 42.5 MJ/kg 、高級ガソリンの 43.5 MJ/kg と比較されます。[ 14 ]しかし、体積あたりのエネルギー密度は26 MJ/Lで、ガソリンや重油よりも低い。これは、LPGの相対密度が低いためである(ガソリンの0.71~0.77 kg/Lに対して、約0.5~0.58 kg/L )。LPG(またはその成分)の密度と蒸気圧は温度によって大きく変化するため、安全または保管輸送業務に関連する用途では、この事実を常に考慮する必要がある。[ 15 ]例えば、LPG貯蔵所の典型的なカットオフレベルオプションは85%である。
LPGはエネルギーキャリアとして使用されるほか、エチレンやプロピレンなどのオレフィンの合成のための化学産業における有望な原料でもあります。[ 16 ] [ 17 ]
LPG は沸点が室温より低いため、常温常圧ではすぐに蒸発し、通常は加圧鋼製容器で供給されます。内容物の熱膨張を考慮して、容器は通常、容量の 80~85% まで充填されます。液体と蒸気の密度比は、組成、圧力、温度によって異なりますが、通常は約 250:1 です。LPG が液体になる圧力は蒸気圧と呼ばれ、同様に組成と温度によって異なります。たとえば、純粋なブタンでは 20 °C (68 °F) で約 220 キロパスカル (32 psi)、純粋なプロパンでは 55 °C (131 °F) で約 2,200 キロパスカル (320 psi) です。ガス状態の LPG は天然ガスと異なり、空気より重いため、床に沿って流れ、地下室などの低い場所に溜まる傾向があります。これには主に2つの危険があります。1つ目は、LPGと空気の混合気が爆発限界内であり、かつ発火源がある場合に爆発が発生する可能性があることです。2つ目は、LPGが空気と置き換わり酸素濃度が低下することで窒息する可能性があることです。
満杯のLPGガスシリンダーには86%の液体が含まれており、残りの部分には温度によって圧力が変化する蒸気が含まれています。[ 18 ]
LPGは、農業、レクリエーション、ホスピタリティ、工業、建設、セーリング、漁業といった様々な分野において、効率的な燃料容器として幅広い用途で使用されています。調理、セントラルヒーティング、給湯の燃料として利用でき、特にオフグリッド住宅の暖房には費用対効果が高く効率的な手段です。
LPG は、経済的な理由、利便性、または好ましい燃料源であるため、多くの国で調理に使用されています。
インドでは、2023~2024年度に約2,850万トンのLPGが主に調理用に家庭用として消費された。[ 19 ] 2016年の家庭用接続数は2億1,500万件(つまり、6人に1件の接続)で、LPGシリンダーの流通量は3億5,000万本を超えた。[ 20 ] LPG需要の大部分は輸入されている。インドでは、都市ガスのパイプ供給はまだ大規模には開発されていない。LPGはインド政府から家庭用ユーザー向けに補助金が出されている。LPG価格の上昇は、中流階級の投票パターンに影響を与える可能性があるため、インドでは政治的に敏感な問題となっている。
香港ではかつてLPGが標準的な調理燃料でしたが、都市ガスの新規導入が進んだことで、住宅におけるLPG使用量は24%未満にまで減少しました。しかし、電気式、IH式、赤外線式コンロを除けば、ほとんどの郊外の村や多くの公営住宅では、LPG燃料のコンロのみが利用可能です。
LPGはブラジルの都市部で最も一般的な調理用燃料であり、天然ガスパイプラインが整備されているリオデジャネイロ市とサンパウロ市を除き、ほぼすべての家庭で使用されている。2001年以降、貧困世帯はLPG購入専用の政府補助金(「Vale Gás」)を受給している。2003年以降、この補助金は政府の主要な社会福祉プログラム(「Bolsa Família」)の一部となっている。また、2005年以降、国営石油会社ペトロブラスは調理用LPGとその他の用途のLPGを区別し、前者には低価格を設定している。これはブラジル連邦政府の指示によるものであるが、現在、その廃止が議論されている。[ 21 ]
LPG は北米では家庭での調理や屋外でのグリルによく使用されています。


主にヨーロッパと多くの国の農村部では、LPGは電気暖房、灯油、灯油の代替燃料として利用されています。LPGは、天然ガスの直接供給がない地域で最も多く利用されています。英国では、約20万世帯が暖房にLPGを使用しています。
LPGは、熱電併給発電(CHP)の燃料として利用できます。CHPとは、単一の燃料源から電力と有用な熱の両方を生成するプロセスです。この技術により、LPGは暖房や調理用の燃料としてだけでなく、分散型発電にも利用できるようになりました。


LPG は、内燃機関の燃料として使用される場合には、オートガスまたはオートプロパンと呼ばれることが多い。一部の国では、1940 年代から火花点火エンジン用のガソリン代替品として使用されている。一部の国では、エンジン寿命を延ばす添加剤が液体に含まれている場合があり、燃料 LPG ではブタンとプロパンの比率が非常に正確に保たれている。最近の 2 つの研究では、LPG 燃料油燃料の混合物を調査した結果、煙の排出量と燃料消費量は減少するが、炭化水素の排出量は増加することが判明した。[ 22 ] [ 23 ]これらの研究は、CO 排出量に関して意見が分かれており、1 つの研究では大幅な増加が判明し、[ 22 ]もう 1 つの研究では、低エンジン負荷時にはわずかな増加が見られるものの、高エンジン負荷時には大幅に減少することがわかっている。[ 23 ] LPGの利点は、毒性がなく、腐食性がガソリンや重油よりもきれいに燃え、特に後者に含まれる 微粒子がありません。
LPGはガソリンや重油に比べて1リットルあたりのエネルギー密度が低いため、同等の燃料消費量は高くなります。多くの政府は、LPGに対する税率がガソリンや重油よりも低く、LPGの消費量がガソリンや重油よりも多いことを相殺しています。しかし、多くのヨーロッパ諸国では、この減税措置は、LPGを使用する自動車に対する年間税率がガソリンや重油を使用する自動車よりもはるかに高いことで相殺されることがよくあります。プロパンは世界で3番目に広く使用されている自動車燃料です。2013年の推定では、世界中で2,490万台以上の自動車がプロパンガスを燃料としています。年間2,500万トン(90億米ガロン以上)以上が自動車燃料として使用されています。
すべての自動車エンジンがLPGを燃料として使用できるわけではありません。LPGはガソリンやディーゼルに比べてシリンダー上部の潤滑性が低いため、LPG燃料エンジンは適切な改造を行わないとバルブ摩耗が発生しやすくなります。多くの最新のコモンレール式ディーゼルエンジンは、補助燃料としてLPGを使用することで良好な応答性を示します。これは、ディーゼル燃料に加えてLPGを燃料として使用する場合です。現在では、OEMエンジン管理システムと統合できるシステムも利用可能です。
コンバージョンキットを使用すると、ガソリン専用の車両を、ガソリンと LPG の両方を同じ車両で使用するデュアルシステムに切り替えることができます。
2020年、BW LPGは超大型ガス運搬船(VLGC)にLPG推進技術を後付けすることに成功し、大規模海上運航におけるLPGの適用を先駆的に進めました。[ 24 ] LPGは二酸化炭素、硫黄酸化物、窒素酸化物、粒子状物質の排出量を削減します[ 25 ] [ 26 ]国際海事機関(IMO)によって設定されたより厳しい基準に準拠しているため、海運業界がネットゼロ炭素排出に向けて移行する際にLPGは実行可能な移行オプションとなります。[ 27 ]
LPG は、優れた耐ノック性があり、クリーンな燃焼をもたらすため、 プレミアムガソリン混合原料であるアルキレートに変換できます。
LPG は、通常はガス吸収冷凍機によって、オフグリッド冷凍を提供するのに役立ちます。
純粋な乾燥プロパン(冷媒指定R-290)とイソブタン(R-600a)を混合した混合物「R-290a」は、オゾン層破壊係数が無視でき、地球温暖化係数が非常に低く、従来の据置型冷凍空調システムにおけるR-12、R-22、R-134aなどのクロロフルオロカーボンまたはハイドロフルオロカーボン冷媒の機能的な代替品として使用できます。 [ 28 ]
このような代替は、もともと不燃性冷媒を運ぶように設計されたシステムに可燃性炭化水素を使用すると、火災や爆発の重大なリスクが生じるという理由で、自動車の空調システムでは広く禁止または推奨されていません。[ 29 ] [ 30 ]
炭化水素冷媒の販売業者や支持者は、炭化水素を充填した車両空調システムの数に比べて、そのような事故は極めて少ないとして、このような禁止に反対している。[ 31 ] [ 32 ]ニューサウスウェールズ大学の教授が行ったある実験では、意図せずして、冷媒が突然車室内に完全に噴出し、その後発火するという最悪のシナリオが再現された。教授を含む車内の数人が顔、耳、手に軽度の火傷を負い、助手席側の窓ガラスが割れたため、数人の観察者が裂傷を負った。重傷者はいなかった。[ 33 ]
クロロフルオロカーボン(CFC)はかつて噴射剤としてよく使用されていましたが[ 34 ] 、1989年にモントリオール議定書が発効して以来、CFCが地球のオゾン層に及ぼす悪影響のため、ほぼすべての国で代替されています。CFCの最も一般的な代替品は揮発性炭化水素の混合物であり、通常はプロパン、n-ブタン、イソブタンです。[ 35 ]ジメチルエーテル(DME)とメチルエチルエーテルも使用されます。これらはすべて可燃性であるという欠点があります。亜酸化窒素と二酸化炭素も食品(例えば、ホイップクリームやクッキングスプレー)を噴射するための噴射剤として使用されます。喘息吸入器などの医療用エアロゾルには、ハイドロフルオロアルカン(HFA)が使用されています。HFAは、 HFA 134a(1,1,1,2-テトラフルオロエタン)またはHFA 227(1,1,1,2,3,3,3-ヘプタフルオロプロパン)のいずれか、あるいはその組み合わせです。近年では、比較的低い蒸気圧、低い地球温暖化係数(GWP)、そして不燃性から、液体ハイドロフルオロオレフィン(HFO)推進剤がエアロゾルシステムに広く採用されるようになりました。[ 36 ]

LPG はさまざまな方法で貯蔵できます。他の化石燃料と同様に、LPG は再生可能エネルギー源と組み合わせることで、CO2 排出量をある程度削減しながら信頼性を高めることができます。ただし、風力や太陽光などの再生可能エネルギー源とは異なり、LPG は、法外な電気エネルギー貯蔵費用をかけずに、独立したエネルギー源として使用できます。多くの気候では、太陽光や風力などの再生可能エネルギー源では、年間を通して電力を供給するために、LPG 燃料発電などの信頼性の高いベースロード電源の構築、設置、および保守が必要になります。100% 風力/太陽光は可能ですが、バッテリーを充電するために必要な追加の発電容量の費用とバッテリー電気貯蔵のコストを考えると、このオプションが経済的に実現可能なのはごく少数の状況に限られます。
2015年の世界のLPG生産量は年間2億9,200万トン(Mt/a)を超え、世界のLPG消費量は年間2億8,400万トンを超えました。[ 37 ] LPGの62%は天然ガスから抽出され、残りは石油精製所で原油から生産されます。[ 38 ]世界の消費量の44%は国内消費です。米国はLPGの最大の生産国であり、輸出国でもあります。[ 39 ]
天然ガスと石油精製産業のおかげで、ヨーロッパはLPGをほぼ自給自足しています。ヨーロッパの供給安定性は、以下の要素によってさらに確保されています。
2010~2012年の推計によると、 LPGの大部分の原料となる天然ガスの世界の確認埋蔵量は300兆立方メートル(10,600兆立方フィート)です。生産量は年平均2.2%の成長を続けています。
LPGは主にプロパンとブタンから構成され、天然ガスはより軽いメタンとエタンから構成されています。大気圧下で気化されたLPGの発熱量(46 MJ/m 3 、12.8 kWh/m 3相当)は天然ガス(メタン)(38 MJ/m 3 、10.6 kWh/m 3相当)よりも高いため、LPGを天然ガスと単純に代替することはできません。同じバーナー制御を使用し、同様の燃焼特性を実現するために、LPGを空気と混合して、容易に代替可能な合成天然ガス(SNG)を生成することができます。LPGと空気の混合比は平均60/40ですが、これはLPGを構成するガスの種類によって大きく異なります。混合比は、混合物のウォッベ指数を計算することによって決定されます。同じウォッベ指数を持つガスは互換性があるとされています。[ 40 ]
LPGベースのSNGは、多くの公共施設、産業施設、軍事施設の緊急バックアップシステムに使用されており、多くの公益事業会社は、需要が急増した際にLPGピークシェービングプラントを利用して、配給システムへの天然ガス供給不足を補っています。LPG-SNG設備は、ガス供給を接続する前の配給インフラが整備されている初期のガスシステム導入時にも利用されています。インドや中国などの発展途上市場では、既存の天然ガスシステムを拡張する前に、顧客基盤を構築するためにLPG-SNGシステムが使用されています。
都市ガス網システムの初期段階では、5,000世帯の消費者クラスターそれぞれに供給するための、地域限定の貯蔵・配管網を備えたLPGベースのSNGまたは天然ガス供給網を計画することが可能です。これにより、インドの都市における交通と安全上の障害となっているLPGシリンダーのラストマイルの道路輸送が不要になります。これらの地域限定の天然ガス網は日本で既に成功裏に運用されており、村落部と都市部の両方でより広範なネットワークへの接続が実現可能です。
現在市販されているLPGは、主に化石燃料から作られています。LPGを燃焼させると、温室効果ガスである二酸化炭素が排出されます。また、反応によって一酸化炭素も生成されます。しかし、LPGは二酸化炭素排出量が少ないのです。2エネルギー単位当たりの排出量は石炭や石油よりも少ないが、天然ガスよりは多い。CO2排出量の81%は2石油の1kWhあたりの炭素排出量は石炭の70%、送電網を通じて供給される石炭火力発電の50%未満です。[ 41 ]プロパンとブタンの混合物であるLPGは、ブタンよりもジュールあたりの炭素排出量は少ないですが、プロパンよりもジュールあたりの炭素排出量は多くなります。
LPGは高分子量の炭化水素よりも粒子状物質の放出が少ないため、よりクリーンに燃焼します。[ 42 ]
LPGは従来の固形燃料ストーブに比べて汚染がはるかに少ないため、発展途上国で使用されている調理ストーブをLPGに置き換えることは、発展途上国の家庭内の大気汚染を削減するために採用されている重要な戦略の1つです。[ 43 ]

製油所やガスプラントでは、LPGは圧力容器に貯蔵する必要があります。これらの容器は、円筒形で水平型(バレットタンクと呼ばれることもあります)または球形(ホートン球形)です。通常、これらの容器は何らかの規格に従って設計・製造されます。米国では、この規格は米国機械学会(ASME)によって規定されています。
LPG 容器には圧力逃し弁が付いており、外部の熱源にさらされると、LPG が大気またはフレアスタックに放出されます。
タンクが十分な継続時間と強度の火災にさらされると、沸騰液体膨張蒸気爆発(BLEVE)が発生する可能性があります。これは、非常に大きな容器を保有する大規模な製油所や石油化学プラントで特に懸念される問題です。一般的に、タンクは圧力が危険なレベルに達するよりも早く製品が放出されるように設計されています。
産業現場で利用されている対策の一つは、このような容器に耐火性を与えるための措置を講じることです。大型の球形LPG容器は、鋼鉄製の壁厚が最大15cmに達する場合があります。これらの容器には、承認された圧力逃し弁が備え付けられています。容器付近で大規模な火災が発生すると、容器の温度と圧力が上昇します。上部の逃し弁は、容器自体の破裂を防ぐために過剰な圧力を放出するように設計されています。火災が十分な時間および強度で継続すると、沸騰して膨張するガスによって発生する圧力が、弁の過剰圧力を放出する能力を超える可能性があります。また、継続的な放出により液面が加熱領域より下がった場合、タンク構造が過熱し、その領域が脆弱化する可能性があります。いずれの場合も、容器が激しく破裂し、容器の破片が高速で飛び散る可能性があります。また、放出された物質も発火し、他の容器を含む周囲のあらゆるものに壊滅的な損害を与える可能性があります。[ 44 ]
職場では、吸入、皮膚接触、眼接触によってLPGに曝露される可能性がある。労働安全衛生局(OSHA)は、職場におけるLPG曝露の法的限度(許容曝露限度)を8時間労働で1000 ppm(1800 mg/m 3 )と定めている。国立労働安全衛生研究所(NIOSH)は、推奨曝露限度(REL)を8時間労働で1000 ppm(1800 mg/m 3 )と定めている。爆発下限界の10%にあたる2000 ppmの濃度では、LPGは生命と健康に直ちに危険をもたらすとみなされる(爆発の危険性に関する安全上の配慮のみによる)。[ 45 ]
家庭用冷蔵庫、空調システム、そして
エアロゾル
殺虫剤の
DDT
キャリアとして使用されるフレオン化合物は、二酸化炭素よりも消火効果が高いことが分かっている。
「様々な燃料の発熱量」生態科学センターIISc. 2020年2月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2018年7月21日閲覧。