Hogyan és miért cseppfolyósítják a gázt: a cseppfolyósított gáz előállításának technológiája és árnyalatai

A földgáz kitermelésével, szállításával és feldolgozásával kapcsolatos technológiák gyors ütemben fejlődnek. És ma sokan hallják az LNG (LPG) és az LPG (LNG) rövidítéseket. Szinte minden második napon a földgáz -üzemanyagot említik a hírek egy vagy másik összefüggésben.

De egyet kell értenie, annak érdekében, hogy világosan megérthesse, mi történik, először meg kell értenie, hogyan cseppfolyósodik a gáz, miért történik, és milyen előnyökkel jár vagy nem. És ebben a kérdésben sok árnyalat van.

Nagy, csúcstechnológiai gyárakat építenek a gáznemű szénhidrogének cseppfolyósítására. Ezután alaposan megértjük: mire való ez az egész és hogyan történik.

Miért cseppfolyósítják a földgázt?

A kék tüzelőanyagot a föld belsejéből nyerik ki metán, etán, propán, bután, hélium, nitrogén, hidrogén -szulfid és más gázok, valamint ezek különböző származékai keveréke formájában.

Ezek egy részét a vegyiparban használják, más részeket kazánokban vagy turbinákban égetnek el, hogy hőt és áramot termeljenek. Ezenkívül a kitermelt anyagok egy részét gázmotor üzemanyagként használják fel.

A földgáz cseppfolyósításának fő oka, hogy megkönnyíti annak nagy távolságokra történő szállítását. Ha a fogyasztó és a gázüzemanyag -termelő kút egymáshoz közeli földterületen található, akkor könnyebb és jövedelmezőbb csövet fektetni közéjük. De bizonyos esetekben az autópálya építése túl drága és problémás a földrajzi árnyalatok miatt. Ezért különböző technológiákhoz folyamodnak folyékony LNG vagy LPG előállításához.

Gazdaságosság és közlekedésbiztonság

A gáz cseppfolyósítása után azt már folyadék formájában szivattyúzzák speciális tartályokba tengeri, folyami, közúti és / vagy vasúti szállításhoz. Ugyanakkor a cseppfolyósítás technológiailag meglehetősen költséges az eljárás energetikai szempontból.

Különböző gyárakban ez a kezdeti üzemanyag -térfogat 25% -át teszi ki. Vagyis a technológia által igényelt energia előállításához három tonnára legfeljebb 1 tonna LNG -t kell elégetni kész formában. De a földgázra most nagy a kereslet, minden megtérül.

Amíg a földgáz folyékony állapotban van, nem gyúlékony és nem robbanásveszélyes. Csak az újragázosítás során bepárlás után a kapott gázkeverék beégetésre alkalmasnak bizonyul kazánok és főzőlapok. Ezért, ha LNG -t vagy LPG -t használnak szénhidrogén tüzelőanyagként, akkor azokat újra gázosítani kell.

Használja a különböző területeken

Leggyakrabban a "cseppfolyósított gáz" és a "cseppfolyósított gáz" kifejezéseket egy szénhidrogén energiahordozó szállításával összefüggésben említik. Vagyis először kék tüzelőanyagot vonnak ki, majd LPG -vé vagy LNG -vé alakítják át. Ezután a keletkező folyadékot szállítják, majd egy vagy másik alkalmazáshoz visszatérnek gáz halmazállapotba.

A propán-butánból származó LPG-t elsősorban a következőkre használják:

• gázmotor üzemanyag;
• üzemanyag autonóm fűtési rendszerek gáztartókba történő szivattyúzására;
• folyadékok öngyújtók és gázpalackok feltöltéséhez, 200 ml és 50 liter közötti térfogatban.

Az LNG -t általában kizárólag távolsági szállításra állítják elő. Ha az LPG tárolásához elegendő kapacitás van, amely ellenáll a több atmoszférás nyomásnak, akkor a cseppfolyósított metánhoz speciális kriogén tartályokra van szükség.

Az LNG tároló berendezések rendkívül technológiai jellegűek és sok helyet foglalnak el. A palackok magas költsége miatt nem nyereséges ilyen üzemanyagot használni személygépkocsikban. Az LNG teherautók egyetlen kísérleti modell formájában már közlekednek az utakon, de a személygépkocsik szegmensében ez a "folyékony" üzemanyag valószínűleg nem fog széles körben elterjedni a közeljövőben.

A cseppfolyósított metánt üzemanyagként egyre gyakrabban használják:

• vasúti mozdonyok;
• tengeri hajók;
• folyami szállítás.

Amellett, hogy az LPG -t és az LNG -t energiahordozóként használják, közvetlenül folyékony formában is használják gáz- és petrolkémiai üzemekben. Különféle műanyagokat és egyéb szénhidrogén alapú anyagokat készítenek belőlük.

LPG és LNG termelési technológiák

A metán gáz halmazállapotból folyadékká való átalakításához -163 ° C -ra kell hűteni. A propán -bután pedig már -40 -nél cseppfolyósodik °VAL VEL. Ennek megfelelően a technológia és a költségek mindkét esetben nagyon eltérőek.

A földgáz cseppfolyósításához különböző vállalatok alábbi technológiáit használják:

• AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
• Optimalizált kaszkád;
• DMR;
• PRICO;
• MFC;
• GTL, stb.

Mindegyik a tömörítés és / vagy hőcsere folyamatán alapul. A cseppfolyósítási művelet az üzemben több lépcsőben zajlik, amelynek során a gázt fokozatosan összenyomják és lehűtik a folyékony fázisba való átmenet hőmérsékletére.

Gázkészítés

A nyers földgáz cseppfolyósítása előtt el kell távolítani a vizet, a héliumot, a hidrogént, a nitrogént, a kénvegyületeket és egyéb szennyeződéseket. Ehhez általában a gázkeverék mélytisztításának adszorpciós technológiáját alkalmazzák, amelyet molekuláris szitákon vezetnek át.

Ezután következik az alapanyag előkészítésének második szakasza, amelynek során eltávolítják a nehéz szénhidrogéneket. Ennek eredményeként csak 5% -nál kisebb szennyeződési térfogatú etán és metán (vagy propán és bután) marad a gázban, így ez a frakció elkezdhető lehűteni és cseppfolyósítani.

A frakcionálás lehetővé teszi, hogy megszabaduljon a káros szennyeződésektől, és csak a főgázt engedje ki a későbbi cseppfolyósításhoz. 1 atm nyomáson a metán folyékony állapotba való átmenetének hőmérséklete -163 ° C, az etáné -88 ° C, a propáné -42 ° C és a butáné -0,5 ° C.

Ezek a hőmérsékleti különbségek magyarázzák az okot, amiért frakciókra szakadnak, és csak ezután cseppfolyósítják az üzembe szállított gázt. Nincs egyetlen cseppfolyósítási technológia a gáznemű szénhidrogén -vegyületek minden típusára. Mindegyiknek ki kell építenie és használnia saját technológiai vonalát.

Alapvető cseppfolyósítási folyamat

A gáz folyékony állapotba való átalakításának alapja a hűtési ciklus, amelynek során a hőt egyik vagy másik hűtőközeg továbbítja az alacsony hőmérsékletű környezetből a magasabbba. Ez a folyamat többlépcsős, és erőteljes kompresszorokat igényel a hőhordozó és a hőcserélők kitágulásához / összehúzódásához.

A következőket használják hűtőközegként a cseppfolyósítás különböző szakaszaiban:

• propán;
• metán;
• etán;
• nitrogén;
• víz (tenger és tisztított);
• levegő.

Például a Novatek Yamal LNG földgázának elsődleges hűtéséhez hűvös sarkvidéki levegőt, amely lehetővé teszi az alapanyag hőmérsékletének azonnali csökkentését minimális költséggel +10 ° C -ig. És a forró nyári hónapokban ehelyett a Jeges-tengerből származó tengervizet tervezik használni, amely az évszaktól függetlenül 3-4 ° С állandó mélységben van.

Ugyanakkor a közvetlenül a levegőből nyert nitrogént használják végső hűtőközegként a Yamalban. Ennek eredményeképpen az Északi -sark biztosít mindent, ami az LNG előállításához szükséges - a forrás földgáztól a cseppfolyósítási folyamatban használt munkaanyagokig.

A propánt a metánhoz hasonló séma szerint cseppfolyósítják. Csak a hűtési hőmérséklet sokkal alacsonyabb - mínusz 42 ° C és mínusz 163 ° C. Ezért cseppfolyósítás gáz gáztartályokhoz többszörösen olcsóbb, de maga az előállított propán-bután LPG kevésbé kereslet a piacon.

Szállítás és tárolás

Az LNG szinte teljes mennyiségét nagyméretű tengeri LNG-szállítók szállítják egyik partról a másikra. A szárazföldi szállítást korlátozza a "folyékony kék üzemanyag" hőmérsékletének fenntartása. körülbelül -160 ° С értéken, különben a metán gázállapotba kezd fordulni és válik robbanó.

Az LNG -tartályban a nyomás közel a légköri. Ha azonban a folyékony metán hőmérséklete -160 ° C fölé emelkedik, akkor a folyadékból gázzá válik. Ennek eredményeként a tartályban lévő nyomás emelkedni kezd, ami komoly veszélyt jelent. Ezért az LNG tartálykocsik olyan berendezésekkel vannak felszerelve, amelyek alacsony hőmérsékletet tartanak, és vastag hőszigetelő réteggel rendelkeznek.

Az LPG -t közvetlenül a gáztartóban gázgá alakítják. Az LNG újra gázosítását speciális ipari üzemekben végzik, oxigén -hozzáférés nélkül. Fizikailag a folyékony metán pozitív hőmérsékleten fokozatosan gázzá alakul. Ha azonban ez közvetlenül a különleges körülményeken kívüli levegőben történik, akkor ez a folyamat robbanáshoz vezet.

Miután az LNG -ben lévő földgázt cseppfolyósítják az üzemben, elszállítják, majd az üzemben (csak az újragázosítás) újra gázhalmazállapotba alakítják további felhasználásra.

Cseppfolyósított hidrogén kilátások

A közvetlen cseppfolyósítás és az ilyen formában történő felhasználás mellett lehetőség van egy másik energiahordozó beszerzésére is földgázból - hidrogénből. A metán CH₄, propán C₃H₈és bután C.₄H₁₀.

A hidrogénkomponens jelen van ezekben a fosszilis tüzelőanyagokban, csak el kell különíteni.

A hidrogén gázállapotból folyadékba történő átviteléhez -253 ° C -ra kell hűteni. Ehhez többlépcsős hűtőrendszereket és kompressziós / bővítő egységeket használnak. Egyelőre az ilyen technológiák túl drágák, de folyamatban van az olcsóbbá tétel.

Azt is javasoljuk, hogy olvassa el másik cikkünket, ahol részletesen leírtuk, hogyan lehet hidrogéngenerátort készíteni otthonához saját kezével. További részletek - menj link.

Továbbá az LPG -vel és az LNG -vel ellentétben a cseppfolyósított hidrogén sokkal robbanékonyabb. A legkisebb szivárgása oxigénnel kombinálva gáz-levegő keveréket eredményez, amelyet a legkisebb szikra meggyújt. A folyékony hidrogén tárolása csak speciális kriogén tartályokban lehetséges. Még mindig túl sok hátránya van a hidrogén üzemanyagnak.

Következtetések és hasznos videó a témában

A cseppfolyósított gáz termelése és miért cseppfolyósítása:

Minden a cseppfolyósított gázokról:

A gázok cseppfolyósítására számos technológia létezik. A metánhoz a sajátjuk, a propán-butánhoz pedig sajátjuk. Ugyanakkor olcsóbb az LPG beszerzése, és könnyebb és biztonságosabb a szállítása / tárolása. A metán LNG előállítása költséges és összetett folyamat. Ezenkívül az újragázosítás speciális berendezéseket igényel. Ugyanakkor a metán iránti kereslet ma nagyobb a piacon, ezért jóval nagyobb mennyiségben cseppfolyósodik.

Van -e tisztázó kérdése vagy szakértői véleménye a gáz cseppfolyósítása témában? Talán van mit hozzáfűzni a fentiekhez. Nyugodtan kérdezzen és / vagy véleményezze a cikket az alábbi blokkban.