Kaip ir kodėl jie suskystina dujas: suskystintų dujų gamybos technologija ir niuansai

Technologijos, susijusios su gamtinių dujų gavimu, transportavimu ir perdirbimu, sparčiai vystosi. Ir daugelis žmonių šiandien girdi sutrumpinimus LNG (LPG) ir LPG (LNG). Beveik kas antrą dieną gamtinių dujų kuras viename ar kitame kontekste minimas naujienose.

Tačiau, jūs turite sutikti, norint aiškiai suprasti, kas vyksta, svarbu pirmiausia suprasti, kaip dujos yra suskystintos, kodėl tai daroma ir kokią naudą ji duoda ar neduoda. Ir šiuo klausimu yra daug niuansų.

Dujiniams angliavandeniliams suskystinti statomos didelės aukštųjų technologijų gamyklos. Toliau mes atidžiai suprasime: kam visa tai skirta ir kaip tai vyksta.

Kodėl jie suskystina gamtines dujas?

Mėlynas kuras išgaunamas iš žemės žarnyno metano, etano, propano, butano, helio, azoto, vandenilio sulfido ir kitų dujų, taip pat įvairių jų darinių mišinio pavidalu.

Kai kurie iš jų naudojami chemijos pramonėje, o kiti deginami katiluose ar turbinose šilumai ir elektrai gaminti. Be to, tam tikras kiekis išgaunamo yra naudojamas kaip dujų variklių kuras.

Pagrindinė gamtinių dujų suskystinimo priežastis yra palengvinti jų transportavimą dideliais atstumais. Jei vartotojas ir dujinio kuro gamybos šulinys yra arti vienas kito esančioje žemėje, tada lengviau ir pelningiau nutiesti vamzdį tarp jų. Tačiau kai kuriais atvejais greitkelio tiesimas yra per brangus ir problemiškas dėl geografinių niuansų. Todėl jie naudojasi įvairiomis technologijomis, skirtomis suskystintoms SGD arba suskystintoms dujoms gauti.

Ekonomika ir transporto sauga

Suskystinus dujas, jos jau yra pumpuojamos skysčio pavidalu į specialius konteinerius, skirtus gabenti jūra, upe, keliu ir (arba) geležinkeliu. Tuo pačiu metu suskystinimas technologiniu požiūriu yra gana brangus energijos požiūriu.

Įvairiose gamyklose tai užima iki 25% pradinio kuro tūrio. Tai reiškia, kad norint pagaminti energiją, kurios reikalauja technologija, būtina sudeginti iki 1 tonos SGD už visas tris jos galutinės formos tonas. Tačiau gamtinių dujų dabar labai reikia, viskas atsiperka.

Kol gamtinės dujos yra skystos būsenos, jos yra nedegios ir nesprogios. Tik išgaravus pakartotinio dujinimo metu, gautas dujų mišinys pasirodo tinkamas deginti katilai ir kaitlentes. Todėl, jei SGD arba SND naudojamos kaip angliavandenilių kuras, jas reikia iš naujo dujinti.

Naudokite įvairiose srityse

Dažniausiai terminai „suskystintos dujos“ ir „suskystintos dujos“ minimi gabenant angliavandenilių energijos nešiklį. Tai yra, iš pradžių išgaunamas mėlynas kuras, o po to jis paverčiamas suskystintomis arba suskystintomis dujomis. Tada gautas skystis transportuojamas ir po to grąžinamas į dujinę būseną vienai ar kitai programai.

SND iš propano-butano daugiausia naudojamos kaip:

• dujinių variklių kuras;
• kuras autonominių šildymo sistemų siurbimui į dujų laikiklius;
• skysčių, skirtų žiebtuvėliams ir dujų balionams papildyti, kurių talpa nuo 200 ml iki 50 litrų.

SGD paprastai gaminama tik gabenant didelius atstumus. Jei suskystintoms dujoms laikyti yra pakankamai talpos, kuri gali atlaikyti kelių atmosferų slėgį, tada suskystintam metanui reikalingi specialūs kriogeniniai rezervuarai.

SGD saugojimo įranga yra labai technologiška ir užima daug vietos. Naudoti tokius degalus lengvuosiuose automobiliuose nėra pelninga dėl didelių cilindrų išlaidų. SGD sunkvežimiai pavienių eksperimentinių modelių pavidalu jau važinėja keliais, tačiau lengvųjų automobilių segmente šis „skystas“ kuras greičiausiai artimiausiu metu nebus plačiai naudojamas.

Suskystintas metanas kaip kuras dabar vis dažniau naudojamas:

• geležinkelio lokomotyvai;
• jūrų laivai;
• upių transportas.

Dujos ir naftos chemijos gamyklos ne tik naudojamos kaip energijos nešiklis, bet ir skystos. Iš jų gaminami įvairūs plastikai ir kitos medžiagos, kurių pagrindą sudaro angliavandeniliai.

SND ir SGD gamybos technologijos

Norėdami paversti metaną iš dujinės būsenos į skystį, jis turi būti atšaldytas iki -163 ° C. O propanas -butanas suskystėja jau esant -40 °SU. Atitinkamai, technologija ir išlaidos labai skiriasi abiem atvejais.

Gamtinėms dujoms suskystinti naudojamos šios skirtingų įmonių technologijos:

• AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
• Optimizuotas kaskadas;
• DMR;
• PRICO;
• MFC;
• GTL ir kt.

Visi jie yra pagrįsti suspaudimo ir (arba) šilumos mainų procesais. Suskystinimo operacija gamykloje vyksta keliais etapais, kurių metu dujos palaipsniui suspaudžiamos ir atšaldomos iki perėjimo į skystąją fazę temperatūros.

Dujų paruošimas

Prieš pradedant suskystinti žaliavines gamtines dujas, iš jų turi būti pašalintas vanduo, helis, vandenilis, azotas, sieros junginiai ir kitos priemaišos. Tam paprastai naudojama gilaus dujų mišinio valymo, praleidžiant jį per molekulinius sietus, adsorbcijos technologija.

Tada įvyksta antrasis žaliavos paruošimo etapas, kurio metu pašalinami sunkieji angliavandeniliai. Dėl to dujose lieka tik etanas ir metanas (arba propanas ir butanas), kurių priemaišų tūris mažesnis nei 5%, todėl šią frakciją galima pradėti aušinti ir suskystinti.

Frakcionavimas leidžia atsikratyti kenksmingų priemaišų ir išleisti tik pagrindines dujas vėlesniam suskystinimui. Esant 1 atm slėgiui, metano perėjimo į skystą būseną temperatūra yra -163 ° C, etano -88 ° C, propano -42 ° C ir butano -0,5 ° C.

Būtent šie temperatūrų skirtumai paaiškina priežastį, kodėl jie išsiskiria į frakcijas ir tik tada suskystina gamyklai tiekiamas dujas. Nėra vienos rūšies suskystinimo technologijos visų tipų angliavandenilių junginiams. Kiekvienas iš jų turi sukurti ir naudoti savo technologinę liniją.

Pagrindinis suskystinimo procesas

Dujų pavertimo skysta būsena pagrindas yra šaldymo ciklas, kurio metu šiluma vienu ar kitu šaltnešiu perkeliama iš žemos temperatūros aplinkos į aukštesnę. Šis procesas yra daugiapakopis ir reikalauja galingų kompresorių šilumnešio ir šilumokaičių išsiplėtimui / susitraukimui.

Toliau nurodytos medžiagos naudojamos kaip šaltnešis skirtinguose suskystinimo etapuose:

• propanas;
• metanas;
• etanas;
• azotas;
• vanduo (jūros ir išgrynintas);
• oro.

Pavyzdžiui, pirminiam gamtinių dujų aušinimui „Novatek“ gamykloje „Yamal“ - vėsu arktinis oras, leidžiantis nedelsiant sumažinti žaliavos temperatūrą su minimaliomis sąnaudomis iki +10 ° С. O karštais vasaros mėnesiais vietoj to numatoma naudoti jūros vandenį iš Arkties vandenyno, kuris, nepriklausomai nuo metų laiko, esant pastoviam 3–4 ° С gyliui.

Tuo pačiu metu azotas, gaunamas tiesiogiai iš oro, naudojamas kaip galutinis „Yamal“ šaltnešis. Dėl to Arktyje yra viskas, ko reikia SGD gamybai - nuo šaltinių gamtinių dujų iki suskystinimo procese naudojamų medžiagų.

Propanas suskystinamas pagal schemą, panašią į metaną. Tik aušinimo temperatūra yra daug žemesnė - minus 42 ° C, palyginti su minus 163 ° C. Todėl suskystinimas dujos dujų talpykloms kainuoja kelis kartus pigiau, tačiau pačios pagamintos propano-butano SND yra mažiau paklausios rinkoje.

Transportavimas ir saugojimas

Beveik visą SGD kiekį iš vienos pakrantės į kitą gabena stambūs jūriniai SGD vežėjai. Transportavimą sausuma riboja poreikis palaikyti „skysto mėlynojo kuro“ temperatūrą esant maždaug -160 ° С vertėms, kitaip metanas pradeda virsti dujų būsena ir tampa sprogstamasis.

Slėgis SGD konteineryje yra artimas atmosferos slėgiui. Tačiau jei skysto metano temperatūra pakyla virš -160 ° C, tada jis iš skysčio pradės virsti dujomis. Dėl to slėgis inde pradės didėti, o tai kelia rimtą pavojų. Todėl SGD tanklaiviuose yra įrenginiai, skirti žemai temperatūrai palaikyti, ir storas šilumos izoliatoriaus sluoksnis.

Dujos suskystinamos į dujas tiesiogiai dujų laikiklyje. SGD pakartotinis dujinimas atliekamas specialiose pramonės įmonėse be deguonies. Fiziškai skystas metanas esant teigiamai temperatūrai pamažu virsta dujomis. Tačiau jei tai atsitiks tiesiogiai ore, esant ne ypatingoms sąlygoms, toks procesas sukels sprogimą.

Gamykloje suskystinus SGD pavidalo gamtines dujas, jos gabenamos, o po to gamykloje (tik pakartotinai dujinant) vėl paverčiamos dujine būsena tolimesniam naudojimui.

Suskystinto vandenilio perspektyvos

Be tiesioginio suskystinimo ir naudojimo šioje formoje, iš gamtinių dujų galima gauti ir kitą energijos nešiklį - vandenilį. Metanas yra CH₄, propanas C.₃H₈ir butanas C.₄H₁₀.

Vandenilio komponentas yra visuose šiuose iškastiniuose degaluose, jums tiesiog reikia jį izoliuoti.

Norint perkelti vandenilį iš dujų būsenos į skystį, jis turi būti atšaldytas iki -253 ° C. Tam naudojamos daugiapakopės šaldymo sistemos ir suspaudimo / plėtimosi įrenginiai. Kol kas tokios technologijos yra per brangios, tačiau vyksta darbas, kad jos taptų pigesnės.

Taip pat rekomenduojame perskaityti kitą mūsų straipsnį, kuriame išsamiai aprašėme, kaip savo rankomis pasigaminti vandenilio generatorių savo namams. Daugiau informacijos - eik nuoroda.

Be to, skirtingai nei suskystintos dujos ir suskystintos dujos, suskystintas vandenilis yra daug sprogesnis. Mažiausias jo nutekėjimas kartu su deguonimi suteikia dujų ir oro mišinį, kurį uždega mažiausia kibirkštis. O skystą vandenilį laikyti galima tik specialiuose kriogeniniuose induose. Vandenilio kurui vis dar yra per daug trūkumų.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Kaip gaminamos suskystintos dujos ir kodėl jos suskystinamos:

Viskas apie suskystintas dujas:

Yra keletas dujų suskystinimo technologijų. Jie yra savi metanui ir savi propanui-butanui. Tuo pačiu metu pigiau gauti SND, o transportuoti / laikyti - lengviau ir saugiau. SGD metano gamyba yra brangesnis ir sudėtingesnis procesas. Be to, norint pakartotinai dujinti reikia specialios įrangos. Tuo pačiu metu metanas šiandien yra labiau paklaustas rinkoje, todėl jis suskystinamas daug didesniais kiekiais.

Ar turite kokių nors patikslinančių klausimų ar ekspertų nuomonės dujų suskystinimo tema? Galbūt turite ką nors pridėti prie aukščiau pateikto. Nedvejodami klauskite ir (arba) komentuokite straipsnį žemiau esančiame bloke.