Miten ja miksi ne nesteyttävät kaasua: nestekaasun tuotantotekniikka ja vivahteet

Maakaasun talteenottoon, kuljetukseen ja käsittelyyn liittyvät tekniikat kehittyvät nopeasti. Ja monet ihmiset kuulevat nykyään lyhenteitä LNG (LPG) ja LPG (LNG). Lähes joka toinen päivä maakaasupolttoaine mainitaan uutisissa jossain yhteydessä.

Sinun on kuitenkin hyväksyttävä, että saadaksesi selvän käsityksen siitä, mitä tapahtuu, on tärkeää ensin ymmärtää, miten kaasu nesteytetään, miksi se tehdään ja mitä hyötyä se antaa tai ei. Ja tässä asiassa on paljon vivahteita.

Suuria korkean teknologian tehtaita rakennetaan kaasumaisten hiilivetyjen nesteyttämiseksi. Seuraavaksi ymmärrämme huolellisesti: miksi tämä kaikki on ja miten se tapahtuu.

Miksi ne nesteyttävät maakaasua?

Sinistä polttoainetta uutetaan maan suolistosta metaanin, etaanin, propaanin, butaanin, heliumin, typen, rikkivedyn ja muiden kaasujen sekä niiden eri johdannaisten seoksen muodossa.

Osaa niistä käytetään kemianteollisuudessa, ja osa poltetaan kattiloissa tai turbiineissa lämmön ja sähkön tuottamiseksi. Lisäksi tietty määrä louhitusta käytetään kaasumoottorin polttoaineena.

Tärkein syy maakaasun nesteyttämiseen on helpottaa sen kuljettamista pitkiä matkoja. Jos kuluttaja ja kaasupolttoaineen tuotantokaivo sijaitsevat lähellä toisiaan, on helpompaa ja kannattavampaa asentaa putki niiden väliin. Mutta joissakin tapauksissa valtatien rakentaminen on maantieteellisten vivahteiden vuoksi liian kallista ja ongelmallista. Siksi he käyttävät erilaisia ​​tekniikoita nesteytetyn maakaasun tai nestekaasun saamiseksi nestemäisessä muodossa.

Taloudellisuus ja liikenneturvallisuus

Kun kaasu on nesteytetty, se pumpataan jo nesteen muodossa erityisiin säiliöihin kuljetettavaksi meri-, joki-, maantie- ja / tai rautateitse. Samaan aikaan nesteyttäminen on teknisesti melko kallista prosessin energian kannalta.

Eri tehtaissa tämä vie jopa 25% polttoaineen alkuperäisestä tilavuudesta. Toisin sanoen tekniikan tarvitseman energian tuottamiseksi on tarpeen polttaa enintään yksi tonni LNG: tä jokaista kolmea tonnia kohden valmiina. Mutta maakaasulle on nyt suuri kysyntä, kaikki maksaa.

Niin kauan kuin maakaasu on nestemäisessä tilassa, se on palamatonta ja räjähtämätöntä. Vasta haihduttamisen jälkeen kaasuttamisen aikana saatiin kaasuseos osoittautuu sopivaksi polttamiseen kattilat ja liesi. Siksi, jos LNG: tä tai nestekaasua käytetään hiilivetypolttoaineena, ne on kaasutettava uudelleen.

Käytä eri aloilla

Useimmiten termit "nesteytetty kaasu" ja "nesteytetty kaasu" mainitaan hiilivetyenergian kantajan kuljetuksen yhteydessä. Toisin sanoen aluksi uutetaan sinistä polttoainetta ja sitten se muutetaan nestekaasuksi tai nestekaasuksi. Sitten syntynyt neste kuljetetaan ja palautetaan sitten kaasumaiseen tilaan yhtä tai toista käyttöä varten.

Nestekaasua propaani-butaanista käytetään pääasiassa:

• kaasumoottorin polttoaine;
• polttoaine autonomisten lämmitysjärjestelmien pumppaamiseen kaasunpidikkeisiin;
• nesteet sytyttimien ja kaasupullojen tankkaamiseen, tilavuus 200 ml - 50 litraa.

LNG: tä valmistetaan yleensä yksinomaan pitkän matkan kuljetuksiin. Jos nestekaasun varastointiin on riittävästi kapasiteettia, joka kestää usean ilmakehän paineen, nesteytetylle metaanille tarvitaan erityisiä kryogeenisäiliöitä.

LNG -varastointilaitteet ovat erittäin teknologisia ja vievät paljon tilaa. Tällaisen polttoaineen käyttö henkilöautoissa ei ole kannattavaa sylinterien korkeiden kustannusten vuoksi. Yksittäisten kokeellisten mallien muodossa olevat LNG -kuorma -autot ajavat jo teillä, mutta henkilöautojen segmentissä tämä "nestemäinen" polttoaine ei todennäköisesti löydä laajaa käyttöä lähitulevaisuudessa.

Nesteytettyä metaania polttoaineena käytetään nykyään yhä enemmän:

• rautatieveturit;
• merialukset;
• jokikuljetus.

Sen lisäksi, että nestekaasua ja nestekaasua käytetään energian kantajana, niitä käytetään myös suoraan nestemäisessä muodossa kaasu- ja petrokemianlaitoksissa. Niistä valmistetaan erilaisia ​​muoveja ja muita hiilivetypohjaisia ​​materiaaleja.

Nestekaasun ja nesteytetyn maakaasun tuotantotekniikat

Metaanin muuttamiseksi kaasumaisesta nesteeksi se on jäähdytettävä -163 ° C: seen. Ja propaani -butaani nesteytyy jo -40 °KANSSA. Näin ollen tekniikat ja kustannukset ovat hyvin erilaisia ​​molemmissa tapauksissa.

Seuraavia eri yritysten tekniikoita käytetään maakaasun nesteyttämiseen:

• AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
• Optimoitu kaskadi;
• DMR;
• PRICO;
• MFC;
• GTL jne.

Kaikki ne perustuvat puristus- ja / tai lämmönvaihtoprosesseihin. Nesteytys tapahtuu laitoksessa useissa vaiheissa, joiden aikana kaasu puristetaan vähitellen ja jäähdytetään nestefaasiin siirtymisen lämpötilaan.

Kaasun valmistelu

Ennen raakakaasun nesteyttämisen aloittamista siitä on poistettava vesi, helium, vety, typpi, rikkiyhdisteet ja muut epäpuhtaudet. Tätä varten käytetään yleensä adsorptiotekniikkaa kaasuseoksen syväpuhdistukseen johtamalla se molekyyliseulojen läpi.

Sitten suoritetaan raaka -aineen toinen valmisteluvaihe, jonka aikana raskaat hiilivedyt poistetaan. Tämän seurauksena kaasuun jää vain etaania ja metaania (tai propaania ja butaania), joiden epäpuhtaustilavuus on alle 5%, joten tämä fraktio voi alkaa jäähtyä ja nesteytyä.

Fraktioinnin avulla voit päästä eroon haitallisista epäpuhtauksista ja vapauttaa vain pääkaasun myöhempää nesteyttämistä varten. 1 atm: n paineessa metaanin nestemäiseen tilaan siirtymisen lämpötila on -163 ° C, etaanilla -88 ° C, propaanilla -42 ° C ja butaanilla -0,5 ° C.

Nämä lämpötilaerot selittävät syyn, miksi ne jakautuvat jakeisiin ja vasta sitten nesteyttävät laitokselle syötetyn kaasun. Kaikille kaasumaisille hiilivetyyhdisteille ei ole yhtä nesteytystekniikkaa. Jokaisen on rakennettava ja käytettävä omaa teknologista linjaa.

Perus nesteytysprosessi

Pohja kaasun muuttamiseksi nestemäiseen tilaan on jäähdytyskierto, jonka aikana yksi tai toinen kylmäaine siirtää lämpöä matalasta lämpötilasta korkeampaan. Tämä prosessi on monivaiheinen ja vaatii tehokkaita kompressoreita lämmönsiirtimen ja lämmönvaihtimien laajentamiseen / supistumiseen.

Seuraavia käytetään kylmäaineena nesteytyksen eri vaiheissa:

• propaani;
• metaani;
• etaani;
• typpi;
• vesi (meri ja puhdistettu);
• ilmaa.

Esimerkiksi Novatekin Yamal LNG: n maakaasun ensiöjäähdytykseen, jäähdytys arktista ilmaa, jonka avulla voit alentaa raaka -aineen lämpötilaa pienin kustannuksin välittömästi +10 ° С. Ja kuumina kesäkuukausina sen sijaan on tarkoitus käyttää Jäämeren merivettä, joka vuodenajasta riippumatta vakio 3-4 ° С.

Samaan aikaan suoraan ilmasta saatua typpeä käytetään Yamalin lopullisena kylmäaineena. Tämän seurauksena Arctic tarjoaa kaiken tarvittavan nesteytetyn maakaasun tuotantoon - maakaasulähteestä nesteytysprosessissa käytettäviin työaineisiin.

Propaani nesteytetään samanlaisen menetelmän mukaisesti kuin metaani. Vain jäähdytyslämpötilat ovat paljon alhaisemmat - miinus 42 ° C ja miinus 163 ° C. Siksi nesteytys kaasua kaasusäiliöihin maksaa useita kertoja halvempaa, mutta itse valmistettu propaani-butaani-nestekaasu on markkinoilla vähemmän kysytty.

Kuljetus ja varastointi

Lähes koko nesteytetyn maakaasun määrä kuljetetaan suurikokoisilla merikuljetusaluksilla rannikolta toiselle. Maakuljetuksia rajoittaa tarve ylläpitää "nestemäisen sinisen polttoaineen" lämpötilaa arvoissa noin -160 ° С, muuten metaani alkaa muuttua kaasutilaksi ja muuttuu räjähtävä.

Paine LNG -säiliössä on lähellä ilmakehää. Jos nestemäisen metaanin lämpötila kuitenkin nousee yli -160 ° C, se alkaa muuttua nesteestä kaasuksi. Tämän seurauksena säiliön paine alkaa nousta, mikä on vakava vaara. Siksi nesteytetyn maakaasun kuljettimet on varustettu laitteilla, jotka pitävät alhaiset lämpötilat ja paksun lämpöeristekerroksen.

Nestekaasu kaasutetaan kaasuksi suoraan kaasupidikkeessä. Nesteytetyn maakaasun kaasuttaminen suoritetaan erityisissä teollisuuslaitoksissa ilman hapen pääsyä. Fysikaalisesti nestemäinen metaani muuttuu vähitellen kaasuksi. Kuitenkin, jos tämä tapahtuu suoraan ilmassa erityisolosuhteiden ulkopuolella, tällainen prosessi johtaa räjähdykseen.

Kun nesteytetty maakaasu nesteytetyn maakaasun muodossa nesteytetään laitoksessa, se kuljetetaan ja sitten uudelleen laitoksella (vain kaasutus) muutetaan takaisin kaasumaiseksi jatkokäyttöä varten.

Nesteytetyn vedyn näkymät

Suoran nesteyttämisen ja tässä muodossa käytön lisäksi on myös mahdollista saada toinen energiakantaja maakaasusta - vety. Metaani on CH₄, propaani C₃H₈ja butaani C.₄H₁₀.

Vetykomponentti on läsnä kaikissa näissä fossiilisissa polttoaineissa, sinun tarvitsee vain eristää se.

Vedyn siirtämiseksi kaasutilasta nesteeseen se on jäähdytettävä -253 ° C: seen. Tätä varten käytetään monivaiheisia jäähdytysjärjestelmiä ja puristus- / laajennusyksiköitä. Toistaiseksi tällaiset tekniikat ovat liian kalliita, mutta niiden halventaminen on käynnissä.

Suosittelemme myös lukemaan toisen artikkelimme, jossa kuvailimme yksityiskohtaisesti kuinka tehdä vetygeneraattori kotiisi omin käsin. Lisätietoja - mene linkki.

Lisäksi, toisin kuin nestekaasu ja nesteytetty maakaasu, nesteytetty vety on paljon räjähtävämpää. Pienin vuoto siitä yhdessä hapen kanssa antaa kaasu-ilma-seoksen, joka sytyttää pienimmänkin kipinän. Nestemäisen vedyn varastointi on mahdollista vain erityisissä kryogeenisissä säiliöissä. Vetypolttoaineella on edelleen liikaa haittoja.

Johtopäätökset ja hyödyllinen video aiheesta

Miten nesteytettyä kaasua tuotetaan ja miksi se nesteytetään:

Kaikki nesteytetyistä kaasuista:

Kaasujen nesteyttämiseen on useita tekniikoita. Ne ovat omia metaanille ja omia propaani-butaanille. Samalla nestekaasun saaminen on halvempaa, ja kuljetus / varastointi on helpompaa ja turvallisempaa. Metaanin LNG: n tuotanto on kalliimpi ja monimutkaisempi prosessi. Lisäksi sen kaasuttaminen vaatii erikoislaitteita. Samaan aikaan metaanilla on nykyään kysyntää markkinoilla, joten se nesteytyy paljon suuremmissa määrissä.

Onko sinulla tarkentavia kysymyksiä tai asiantuntijalausuntoa kaasun nesteyttämisestä? Ehkä sinulla on jotain lisättävää yllä olevaan. Voit vapaasti kysyä ja / tai kommentoida artikkelia alla olevassa lohkossa.