Cómo y por qué licuan el gas: tecnología y matices de la producción de gas licuado.

Las tecnologías relacionadas con la extracción, transporte y procesamiento de gas natural se están desarrollando a un ritmo rápido. Y muchas personas hoy están escuchando las abreviaturas LNG (LPG) y LPG (LNG). Casi todos los días, el combustible de gas natural se menciona en las noticias en un contexto u otro.

Pero, debes estar de acuerdo, para tener una comprensión clara de lo que está sucediendo, es importante comprender primero cómo se licua el gas, por qué se hace y qué beneficios da o no da. Y hay muchos matices en este asunto.

Se están construyendo grandes fábricas de alta tecnología para licuar hidrocarburos gaseosos. A continuación, entenderemos detenidamente: para qué sirve todo esto y cómo sucede.

¿Por qué licuan el gas natural?

El combustible azul se extrae de las entrañas de la tierra en forma de una mezcla de metano, etano, propano, butano, helio, nitrógeno, sulfuro de hidrógeno y otros gases, así como sus diversos derivados.

Algunos de ellos se utilizan en la industria química y otros se queman en calderas o turbinas para generar calor y electricidad. Además, una cierta cantidad de lo extraído se utiliza como combustible para motores de gas.

La principal razón de la licuefacción del gas natural es facilitar su transporte a largas distancias. Si el consumidor y el pozo de producción de combustible de gas están ubicados en terrenos cercanos entre sí, entonces es más fácil y rentable colocar una tubería entre ellos. Pero en algunos casos, la construcción de una carretera es demasiado costosa y problemática debido a los matices geográficos. Por ello, recurren a diversas tecnologías para la obtención de GNL o GLP en forma líquida.

Economía y seguridad del transporte

Una vez licuado el gas, ya se bombea en forma de líquido a contenedores especiales para su transporte por mar, río, carretera y / o ferrocarril. Al mismo tiempo, la licuefacción es tecnológicamente bastante costosa desde el punto de vista energético del proceso.

En diferentes fábricas, esto requiere hasta el 25% del volumen inicial de combustible. Es decir, para generar la energía que requiere la tecnología, es necesario quemar hasta 1 tonelada de GNL por cada tres toneladas en forma terminada. Pero el gas natural ahora tiene una gran demanda, todo vale la pena.

Mientras el gas natural se encuentre en estado líquido, no es inflamable ni explosivo. Sólo después de la evaporación en el curso de la regasificación, la obtenida mezcla de gases resulta ser adecuado para la combustión en calderas y encimeras. Por lo tanto, si se utiliza GNL o GLP como combustible de hidrocarburos, deben regasificarse.

Usar en varios campos

Muy a menudo, los términos "gas licuado" y "gas licuado" se mencionan en el contexto del transporte de un portador de energía de hidrocarburos. Es decir, primero se extrae el combustible azul y luego se convierte en GLP o GNL. Luego, el líquido resultante se transporta y luego se devuelve a un estado gaseoso para una u otra aplicación.

El GLP de propano-butano se utiliza principalmente como:

• combustible para motores de gas;
• combustible para bombear sistemas de calefacción autónomos en gasificadores;
• líquidos para repostar mecheros y bombonas de gas con una capacidad de 200 ml a 50 litros.

El GNL generalmente se produce exclusivamente para el transporte de larga distancia. Si para el almacenamiento de GLP hay suficiente capacidad que puede soportar una presión de varias atmósferas, entonces, para el metano licuado, se requieren tanques criogénicos especiales.

El equipo de almacenamiento de GNL es altamente tecnológico y ocupa mucho espacio. No es rentable utilizar dicho combustible en turismos debido al elevado coste de los cilindros. Los camiones de GNL en forma de modelos experimentales individuales ya circulan por las carreteras, pero en el segmento de los vehículos de pasajeros es poco probable que este combustible "líquido" encuentre un uso generalizado en un futuro próximo.

El metano licuado como combustible se utiliza ahora cada vez más en funcionamiento:

• locomotoras de ferrocarril;
• buques de mar;
• transporte fluvial.

Además de utilizarse como portador de energía, el GLP y el GNL también se utilizan directamente en forma líquida en plantas de gas y petroquímicas. A partir de ellos se fabrican diversos plásticos y otros materiales a base de hidrocarburos.

Tecnologías de producción de GLP y GNL

Para convertir el metano de un estado gaseoso a un líquido, debe enfriarse a -163 ° C. Y el propano-butano ya se licua a -40 °CON. En consecuencia, las tecnologías y los costos son muy diferentes en ambos casos.

Para licuar el gas natural se utilizan las siguientes tecnologías de diferentes empresas:

• AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
• Cascada optimizada;
• DMR;
• PRICO;
• MFC;
• GTL, etc.

Todos ellos se basan en los procesos de compresión y / o intercambio de calor. La operación de licuefacción tiene lugar en la planta en varias etapas, durante las cuales el gas se comprime y enfría gradualmente hasta la temperatura de transición a la fase líquida.

Preparación de gas

Antes de comenzar a licuar el gas natural crudo, debe eliminarse el agua, el helio, el hidrógeno, el nitrógeno, los compuestos de azufre y otras impurezas. Para ello se suele utilizar la tecnología de adsorción de purificación profunda de la mezcla de gases pasándola por tamices moleculares.

Luego tiene lugar la segunda etapa de preparación de la materia prima, durante la cual se eliminan los hidrocarburos pesados. Como resultado, solo quedan en el gas etano y metano (o propano y butano) con un volumen de impurezas inferior al 5%, por lo que esta fracción puede comenzar a enfriarse y licuarse.

El fraccionamiento le permite deshacerse de las impurezas dañinas y liberar solo el gas principal para su posterior licuefacción. A una presión de 1 atm, la temperatura de transición al estado líquido para el metano es de -163 ° C, para el etano -88 ° C, para el propano -42 ° C y para el butano -0.5 ° C.

Son estas diferencias de temperatura las que explican la razón por la que se separan en fracciones y solo entonces licúan el gas suministrado a la planta. No existe una tecnología de licuefacción única para todos los tipos de compuestos de hidrocarburos gaseosos. Cada uno de ellos debe construir y utilizar su propia línea tecnológica.

Proceso de licuefacción básico

La base para convertir un gas en un estado líquido es un ciclo de refrigeración, durante el cual el calor es transferido por uno u otro refrigerante desde un ambiente de baja temperatura a uno más alto. Este proceso es de varias etapas y requiere potentes compresores para la expansión / contracción del portador de calor y los intercambiadores de calor.

Los siguientes se utilizan como refrigerante en diferentes etapas de licuefacción:

• propano;
• metano;
• etano;
• nitrógeno;
• agua (de mar y purificada);
• aire.

Por ejemplo, para el enfriamiento primario de gas natural en Yamal LNG de Novatek, un aire ártico, que le permite bajar la temperatura de la materia prima con un costo mínimo de inmediato hasta +10 ° С. Y en los calurosos meses de verano, en lugar de eso, se prevé utilizar agua de mar del Océano Ártico, que, independientemente de la época del año, a una profundidad constante de 3-4 ° С.

Al mismo tiempo, el nitrógeno obtenido directamente del aire se utiliza como refrigerante final en Yamal. Como resultado, el Ártico proporciona todo lo necesario para la producción de GNL, desde la fuente de gas natural hasta los agentes de trabajo utilizados en el proceso de licuefacción.

El propano se licua de acuerdo con un esquema similar al metano. Solo las temperaturas de enfriamiento son mucho más bajas: menos 42 ° C frente a menos 163 ° C. Por lo tanto licuefacción gas para depósitos de gas cuesta varias veces más barato, pero el propio GLP propano-butano producido tiene menos demanda en el mercado.

Transporte y almacenamiento

Casi todo el volumen de GNL es transportado por grandes transportistas marítimos de GNL de una costa a otra. El transporte por tierra está limitado por la necesidad de mantener la temperatura del "combustible azul líquido" a valores de aproximadamente -160 ° С, de lo contrario, el metano comienza a convertirse en un estado gaseoso y se convierte en explosivo.

La presión en el contenedor de GNL es cercana a la atmosférica. Sin embargo, si la temperatura del metano líquido se eleva por encima de -160 ° C, entonces comenzará a cambiar de líquido a gas. Como resultado, la presión en el recipiente comenzará a aumentar, lo que es un peligro grave. Por lo tanto, los transportadores de GNL están equipados con instalaciones para mantener bajas temperaturas y una gruesa capa de aislante térmico.

El GLP se regasifica en gas directamente en la gasificadora. La regasificación de GNL se realiza en plantas industriales especiales sin acceso de oxígeno. Físicamente, el metano líquido a temperaturas positivas se convierte gradualmente en gas. Sin embargo, si esto sucede directamente en el aire fuera de condiciones especiales, dicho proceso provocará una explosión.

Después de que el gas natural en forma de GNL se licua en la planta, se transporta y luego nuevamente en la planta (solo regasificación) se convierte nuevamente en un estado gaseoso para su uso posterior.

Perspectivas de hidrógeno licuado

Además de la licuefacción directa y el uso en esta forma, también es posible obtener otro portador de energía del gas natural: el hidrógeno. El metano es CH₄, propano C₃H₈y butano C₄H₁₀.

El componente de hidrógeno está presente en todos estos combustibles fósiles, solo necesitas aislarlo.

Para transferir hidrógeno de un estado gaseoso a un líquido, debe enfriarse a -253 ° C. Para ello, se utilizan sistemas de refrigeración multietapa y unidades de compresión / expansión. Hasta ahora, estas tecnologías son demasiado caras, pero se está trabajando para abaratarlas.

También recomendamos leer nuestro otro artículo, donde describimos en detalle cómo hacer un generador de hidrógeno para su hogar con sus propias manos. Más detalles - ir Enlace.

Además, a diferencia del GLP y el GNL, el hidrógeno licuado es mucho más explosivo. La más mínima fuga en combinación con oxígeno produce una mezcla de aire y gas, que se enciende con la más mínima chispa. Y el almacenamiento de hidrógeno líquido solo es posible en contenedores criogénicos especiales. Todavía hay demasiadas desventajas para el combustible de hidrógeno.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

Cómo se produce el gas licuado y por qué se licua:

Todo sobre gases licuados:

Existen varias tecnologías para licuar gases. Son suyos para el metano y los suyos para el propano-butano. Al mismo tiempo, es más barato obtener GLP y es más fácil y seguro transportar / almacenar. La producción de metano GNL es un proceso más costoso y complejo. Además, su regasificación requiere equipos especializados. Al mismo tiempo, el metano tiene más demanda en el mercado hoy en día, por lo que se licua en volúmenes mucho mayores.

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