כיצד ומדוע הם ממיסים גז: טכנולוגיה וניואנסים של ייצור גז נוזלי

טכנולוגיות הקשורות למיצוי, הובלה ועיבוד של גז טבעי מתפתחות בקצב מהיר. ואנשים רבים שומעים היום את הקיצורים LNG (LPG) ו- LPG (LNG). כמעט כל יום אחר מוזכר דלק בגז טבעי בחדשות בהקשר כזה או אחר.

אבל, עליך להסכים, על מנת לקבל הבנה ברורה של מה שקורה, חשוב להבין תחילה כיצד הגז נוזל, מדוע הוא מתבצע ומה התועלות שהוא נותן או לא נותן. ויש הרבה ניואנסים בעניין הזה.

מפעלי הייטק גדולים נבנים כדי להנזיל פחמימנים גזים. לאחר מכן, נבין היטב: לשם מה כל זה וכיצד זה קורה.

מדוע הם ממיסים גז טבעי?

הדלק הכחול מופק מעי כדור הארץ בצורה של תערובת של מתאן, אתאן, פרופן, בוטאן, הליום, חנקן, מימן גופרתי וגזים אחרים, כמו גם נגזרותיהם השונות.

חלקם משמשים בתעשייה הכימית, וחלקם נשרפים בדודים או טורבינות ליצירת חום וחשמל. בנוסף, כמות מסוימת מהמכרה משמשת כדלק למנועי גז.

הסיבה העיקרית להנזקת הגז הטבעי היא להקל על הובלתו למרחקים ארוכים. אם הצרכן ובאר הפקת דלק הגז ממוקמים על קרקע הקרובה זה לזה, קל יותר ורווחי יותר להניח צינור ביניהם. אך במקרים מסוימים, בניית כביש מהיר יקרה ובעייתית מדי בשל ניואנסים גיאוגרפיים. לכן, הם נוקטים בטכנולוגיות שונות להשגת LNG או גפ"מ בצורה נוזלית.

כלכלה ובטיחות תחבורה

לאחר שהגז נוזל, הוא כבר נשאב בצורה של נוזל למיכלים מיוחדים להובלה בים, בנהר, בכביש ו / או ברכבת. יחד עם זאת, נזילות יקרות למדי מבחינה טכנולוגית מבחינת אנרגיה של התהליך.

במפעלים שונים, זה לוקח עד 25% מנפח הדלק ההתחלתי. כלומר, כדי לייצר את האנרגיה הנדרשת על ידי הטכנולוגיה, יש צורך לשרוף עד 1 טון של LNG על כל שלוש טון שלה בצורה מוגמרת. אבל גז טבעי מבוקש כעת, הכל משתלם.

כל עוד הגז הטבעי נמצא במצב נוזלי, הוא אינו דליק ואינו מתפוצץ. רק לאחר האידוי במהלך ההתחדשות, השיג תערובת גז מסתבר שמתאים לבעירה פנימה דוודים וכיריים. לכן, אם LNG או גפ"מ משמשים כדלק פחמימני, יש לגזם אותם מחדש.

שימוש בתחומים שונים

לרוב, המונחים "גז נוזלי" ו"גז נוזלי "מוזכרים בהקשר של הובלת מוביל אנרגיה פחמימנית. כלומר, בהתחלה מפיקים דלק כחול, ואז הוא הופך לגפ"מ או LNG. לאחר מכן הנוזל המתקבל מועבר ולאחר מכן מוחזר למצב הגזי ליישום כזה או אחר.

גפ"מ מפרופן-בוטאן משמש בעיקר כ:

• דלק מנועי גז;
• דלק לשאיבת מערכות חימום אוטונומיות למחזיקי מרווחים;
• נוזלים לתדלוק מציתים וגלילי גז בנפח של 200 מ"ל עד 50 ליטר.

LNG מיוצר בדרך כלל אך ורק להובלה למרחקים ארוכים. אם לאחסון של גפ"מ יש מספיק קיבולת שיכולה לעמוד בלחץ של מספר אטמוספרות, אז עבור מתאן נוזלי נדרשים מיכלים קריוגניים מיוחדים.

ציוד אחסון LNG הוא טכנולוגי ביותר ותופס הרבה מקום. לא משתלם להשתמש בדלק כזה במכוניות נוסעים בשל העלות הגבוהה של הצילינדרים. משאיות LNG בדמות דגמי ניסוי בודדים כבר נוסעות בכבישים, אך בגזרת מכוניות הנוסעים הדלק ה"נוזלי "הזה לא סביר שימצא שימוש נרחב בתקופה הקרובה.

מתאן נוזלי כדלק משמש כיום יותר ויותר בפעולה:

• קטרי רכבת;
• כלי ים;
• הובלת נהרות.

בנוסף לשימוש כנושא אנרגיה, LPG ו- LNG משמשים גם ישירות בצורה נוזלית בגז ובמפעלים פטרוכימיים. מיוצרים מהם פלסטיקים שונים וחומרים אחרים המבוססים על פחמימנים.

טכנולוגיות ייצור LPG ו- LNG

כדי להפוך מתאן ממצב גזי לנוזל, יש לקרר אותו ל -163 מעלות צלזיוס. ופרופאן -בוטאן נוזלים כבר ב -40 °עם. בהתאם לכך, הטכנולוגיות והעלויות שונות מאוד בשני המקרים.

הטכנולוגיות הבאות מחברות שונות משמשות להנזלת גז טבעי:

• AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
• אשד מותאם;
• DMR;
• PRICO;
• MFC;
• GTL וכו '.

כולם מבוססים על תהליכי דחיסה ו / או החלפת חום. פעולת ההתנקות מתבצעת במפעל בכמה שלבים, שבמהלכם הגז נדחס בהדרגה ומקרר לטמפרטורת המעבר לשלב הנוזלי.

הכנת גז

לפני שמתחילים להמיס גז טבעי גולמי, יש להסיר ממנו מים, הליום, מימן, חנקן, תרכובות גופרית וזיהומים אחרים. לשם כך, בדרך כלל משתמשים בטכנולוגיית הספיחה של טיהור עמוק של תערובת הגז על ידי העברת מסננות מולקולריות.

לאחר מכן מתקיים השלב השני של הכנת חומר המזון, שבמהלכו מוסרים פחמימנים כבדים. כתוצאה מכך נותרו בגז רק אתאן ומתאן (או פרופאן ובוטאן) עם נפח טומאה של פחות מ -5%, כך שניתן יהיה לקרר ולחלק את החלק הזה.

חלוקה מאפשרת לך להיפטר מזיהומים מזיקים ולשחרר רק את הגז העיקרי לעיבוי לאחר מכן. בלחץ של 1 אטום, טמפרטורת המעבר למצב הנוזלי עבור מתאן היא -163 מעלות צלזיוס, לאתאן -88 מעלות צלזיוס, לפרופן -42 מעלות צלזיוס ולבוטאן -0.5 מעלות צלזיוס.

הבדלי הטמפרטורות הללו הם שמסבירים את הסיבה לכך שהם נפרדים לשברים ורק אז ממיסים את הגז המסופק למפעל. אין טכנולוגיית נזילות אחת לכל סוגי תרכובות הפחמימנים הגזים. כל אחד מהם צריך לבנות ולהשתמש בקו הטכנולוגי שלו.

תהליך עיסוק בסיסי

הבסיס להפיכת גז למצב נוזלי הוא מעגל קירור, שבמהלכו חום מועבר על ידי קירור כזה או אחר מסביבה בטמפרטורה נמוכה לאחרת. תהליך זה הינו רב שלבי ודורש מדחסים רבי עוצמה להרחבה / כיווץ של מוביל החום ומחלפי החום.

הדברים הבאים משמשים כקרר בשלבים שונים של נוזלים:

• פרופאן;
• מתאן;
• אתאן;
• חַנקָן;
• מים (ים ומטוהרים);
• אוויר.

לדוגמה, לקירור העיקרי של גז טבעי ב- Yamal LNG של Novatek, מגניב אוויר ארקטי, המאפשר לך להוריד את הטמפרטורה של חומר המזון בעלות מינימלית באופן מיידי עד 10 מעלות צלזיוס. ובחודשי הקיץ החמים, במקום זאת, הוא צפוי להשתמש במי ים מהאוקיינוס ​​הארקטי, אשר, ללא קשר לזמן השנה, בעומק קבוע של 3-4 מעלות צלזיוס.

במקביל, חנקן המתקבל ישירות מהאוויר משמש כמקרר הסופי בימאל. כתוצאה מכך, הארקטי מספק את כל הדרוש לייצור LNG - מהמקור הגז הטבעי ועד לסוכני העבודה המשמשים בתהליך ההנזקה.

פרופאן נוזל על פי תוכנית דומה למתאן. רק טמפרטורות הקירור נמוכות בהרבה - מינוס 42 ° C מול מינוס 163 ° C. לכן התנזרות גז למיכלי גז עולה זול פי כמה, אך גפ"מ הפרופאן-בוטאן המיוצר בעצמו פחות מבוקש בשוק.

הובלה ואחסון

כמעט כל נפח ה- LNG מועבר על ידי נושאות LNG גדולות בים מחוף אחד למשנהו. התחבורה היבשתית מוגבלת על ידי הצורך לשמור על הטמפרטורה של "הדלק הכחול הנוזלי" בערכים של כ -160 ° C, אחרת המתאן מתחיל להפוך למצב גז והופך חומר נפץ.

הלחץ בכלי ה- LNG קרוב לאטמוספרי. עם זאת, אם הטמפרטורה של מתאן נוזלי עולה מעל -160 מעלות צלזיוס, הוא יתחיל להפוך מנוזל לגז. כתוצאה מכך, הלחץ במיכל יתחיל לעלות, המהווה סכנה רצינית. לכן, נושאות LNG מצוידות במתקנים לשמירה על טמפרטורות נמוכות ושכבה עבה של מבודד חום.

גפ"מ מאוחד מחדש לגז ישירות במחזיק הגז. איסוף מחדש של LNG מתבצע במפעלי תעשייה מיוחדים ללא גישה לחמצן. מבחינה פיזית מתאן נוזלי בטמפרטורות חיוביות הופך בהדרגה לגז. עם זאת, אם זה קורה ישירות באוויר מחוץ לתנאים מיוחדים, תהליך כזה יוביל לפיצוץ.

לאחר שהגז הטבעי בצורת LNG מועזל במפעל, הוא מועבר, ואז שוב במפעל (רק איגום חוזר) הופך חזרה למצב גזי לשימוש נוסף.

סיכויים למימן נוזלי

בנוסף לעיסה ישירה ולשימוש בצורה זו, ניתן גם להשיג נושאת אנרגיה נוספת מגז טבעי - מימן. מתאן הוא CH₄, פרופן C₃ח₈, ובוטאן ג₄ח₁₀.

רכיב המימן קיים בכל הדלקים המאובנים האלה, אתה רק צריך לבודד אותו.

כדי להפוך מימן ממצב גז לנוזל, יש לקרר אותו ל -253 מעלות צלזיוס. לשם כך, משתמשים במערכות קירור רב שלביות ויחידות דחיסה / הרחבה. עד כה, טכנולוגיות כאלה יקרות מדי, אך מתבצעות עבודות כדי להפוך אותן לזולות יותר.

אנו ממליצים גם לקרוא את המאמר הנוסף שלנו, שבו תיארנו בפירוט כיצד להכין מחולל מימן לבית שלך במו ידיך. פרטים נוספים - לכו קישור.

כמו כן, בניגוד ל- LPG ו- LNG, מימן נוזלי הוא הרבה יותר נפץ. הדליפה הקלה ביותר שלו בשילוב עם חמצן נותנת תערובת גז-אוויר, אשר נדלקת מהניצוץ הקל ביותר. ואחסון מימן נוזלי אפשרי רק במיכלים קריוגניים מיוחדים. עדיין יש יותר מדי חסרונות לדלק מימן.

מסקנות וסרטון שימושי בנושא

כיצד מיוצר גז נוזלי ומדוע הוא נוזל:

הכל על גזים מנוזלים:

ישנן מספר טכנולוגיות להעברת גזים. הם שלהם עבור מתאן, שלהם עבור פרופאן בוטאן. יחד עם זאת, זול יותר להשיג LPG, וקל יותר ובטוח יותר להובלה / אחסון. ייצור מתאן LNG הוא תהליך יקר ומורכב יותר. בנוסף, איחודו מחדש דורש ציוד מיוחד. יחד עם זאת, מתאן מבוקש יותר בשוק כיום, ולכן הוא נוזל בכמויות גדולות בהרבה.

האם יש לך שאלות הבהרה או חוות דעת המומחה שלך בנושא נזילות גז? אולי יש לך מה להוסיף לעיל. אל תהסס לשאול ו / או להגיב על המאמר בבלוק למטה.