Hoe en waarom ze gas vloeibaar maken: technologie en nuances van de productie van vloeibaar gas

Technologieën met betrekking tot de winning, het transport en de verwerking van aardgas ontwikkelen zich in hoog tempo. En veel mensen horen tegenwoordig de afkortingen LNG (LPG) en LPG (LNG). Bijna om de dag komt aardgas als brandstof in de een of andere context in het nieuws.

Maar u moet het ermee eens zijn, om een ​​duidelijk begrip te hebben van wat er gebeurt, is het belangrijk om eerst te begrijpen hoe het gas vloeibaar wordt gemaakt, waarom het wordt gedaan en welke voordelen het wel of niet oplevert. En er zijn veel nuances in deze kwestie.

Er worden grote hightech fabrieken gebouwd om gasvormige koolwaterstoffen vloeibaar te maken. Vervolgens zullen we zorgvuldig begrijpen: waar dit allemaal voor is en hoe het gebeurt.

Waarom maken ze aardgas vloeibaar?

Blauwe brandstof wordt gewonnen uit de ingewanden van de aarde in de vorm van een mengsel van methaan, ethaan, propaan, butaan, helium, stikstof, waterstofsulfide en andere gassen, evenals hun verschillende derivaten.

Sommige worden gebruikt in de chemische industrie, andere worden verbrand in ketels of turbines om warmte en elektriciteit op te wekken. Bovendien wordt een bepaald deel van de mijnbouw gebruikt als brandstof voor gasmotoren.

De belangrijkste reden voor het vloeibaar maken van aardgas is om het transport over lange afstanden te vergemakkelijken. Als de verbruiker en de gasproductieput zich op land dicht bij elkaar bevinden, is het gemakkelijker en winstgevender om een ​​leiding ertussen te leggen. Maar in sommige gevallen is de aanleg van een snelweg te duur en problematisch vanwege geografische nuances. Daarom nemen ze hun toevlucht tot verschillende technologieën om LNG of LPG in vloeibare vorm te verkrijgen.

Economie en transportveiligheid

Nadat het gas vloeibaar is gemaakt, wordt het al in de vorm van een vloeistof in speciale containers gepompt voor transport over zee, rivier, weg en/of spoor. Tegelijkertijd is vloeibaar maken technologisch vrij duur vanuit een energetisch oogpunt van het proces.

Bij verschillende fabrieken neemt dit tot 25% van het initiële brandstofvolume in beslag. Dat wil zeggen, om de energie te genereren die nodig is voor de technologie, is het nodig om tot 1 ton LNG te verbranden voor elke drie ton ervan in afgewerkte vorm. Maar er is nu veel vraag naar aardgas, alles loont.

Zolang aardgas in vloeibare toestand is, is het onbrandbaar en niet-explosief. Pas na verdamping tijdens de hervergassing wordt de verkregen gasmengsel blijkt geschikt voor verbranding in ketels en kookplaten. Als LNG of LPG als brandstof op koolwaterstofbasis wordt gebruikt, moeten ze daarom opnieuw worden vergast.

Gebruik in verschillende velden

Meestal worden de termen "vloeibaar gas" en "vloeibaar gas" genoemd in de context van het transport van een koolwaterstofenergiedrager. Dat wil zeggen dat er eerst blauwe brandstof wordt gewonnen en vervolgens wordt omgezet in LPG of LNG. Vervolgens wordt de resulterende vloeistof getransporteerd en vervolgens teruggebracht naar een gasvormige toestand voor een of andere toepassing.

LPG uit propaan-butaan wordt voornamelijk gebruikt als:

• brandstof voor gasmotoren;
• brandstof voor het pompen van autonome verwarmingssystemen in gashouders;
• vloeistoffen voor het tanken van aanstekers en gasflessen met een inhoud van 200 ml tot 50 liter.

LNG wordt meestal uitsluitend geproduceerd voor vervoer over lange afstanden. Als er voor de opslag van LPG voldoende capaciteit is die bestand is tegen een druk van meerdere atmosfeer, dan zijn voor vloeibaar methaan speciale cryogene tanks vereist.

LNG-opslagapparatuur is hoogtechnologisch en neemt veel ruimte in beslag. Het is niet rendabel om dergelijke brandstof in personenauto's te gebruiken vanwege de hoge kosten van cilinders. LNG-trucks in de vorm van enkele experimentele modellen rijden al op de weg, maar in het personenautosegment zal deze "vloeibare" brandstof in de nabije toekomst waarschijnlijk niet wijdverbreid worden gebruikt.

Vloeibaar methaan als brandstof wordt nu in toenemende mate gebruikt in bedrijf:

• trein locomotieven;
• zeeschepen;
• vervoer over de rivier.

LPG en LNG worden niet alleen als energiedrager gebruikt, maar ook direct in vloeibare vorm in gas- en petrochemische installaties. Er worden verschillende kunststoffen en andere op koolwaterstoffen gebaseerde materialen van gemaakt.

LPG- en LNG-productietechnologieën

Om methaan van gasvormige toestand naar vloeistof om te zetten, moet het worden afgekoeld tot -163°C. En propaan-butaan wordt al vloeibaar bij -40 °MET. Dienovereenkomstig zijn technologie en kosten in beide gevallen zeer verschillend.

De volgende technologieën van verschillende bedrijven worden gebruikt om aardgas vloeibaar te maken:

• AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
• Geoptimaliseerde cascade;
• DMR;
• PRIJS;
• MFC;
• GTL, enz.

Ze zijn allemaal gebaseerd op de processen van compressie en / of warmtewisseling. Het vloeibaar maken vindt in de fabriek in verschillende fasen plaats, waarbij het gas geleidelijk wordt gecomprimeerd en afgekoeld tot de temperatuur van overgang naar de vloeibare fase.

Gasvoorbereiding

Alvorens te beginnen met het vloeibaar maken van ruw aardgas, moeten water, helium, waterstof, stikstof, zwavelverbindingen en andere onzuiverheden eruit worden verwijderd. Hiervoor wordt meestal de adsorptietechnologie van diepe zuivering van het gasmengsel door het door moleculaire zeven te leiden gebruikt.

Vervolgens vindt de tweede bereidingsfase van de grondstof plaats, waarbij zware koolwaterstoffen worden verwijderd. Hierdoor blijven alleen ethaan en methaan (of propaan en butaan) met een onzuiverheidsvolume van minder dan 5% in het gas achter, zodat deze fractie kan beginnen te koelen en vloeibaar te maken.

Fractionering stelt u in staat om schadelijke onzuiverheden te verwijderen en alleen het hoofdgas vrij te geven voor latere vloeibaarmaking. Bij een druk van 1 atm is de overgangstemperatuur naar de vloeibare toestand voor methaan -163 ° C, voor ethaan -88 ° C, voor propaan -42 ° C en voor butaan -0,5 ° C.

Het zijn deze temperatuurverschillen die de reden verklaren waarom ze zich in fracties splitsen en pas daarna het aan de installatie geleverde gas vloeibaar maken. Er is geen enkele vloeibaarmakingstechnologie voor alle soorten gasvormige koolwaterstofverbindingen. Elk van hen moet zijn eigen technologische lijn bouwen en gebruiken.

Basis liquefactieproces

De basis voor het omzetten van een gas in een vloeibare toestand is de koelcyclus, waarbij warmte door een of ander koelmiddel wordt overgedragen van een omgeving met een lage temperatuur naar een medium met een hogere temperatuur. Dit proces is meertraps en vereist krachtige compressoren voor het uitzetten/krimpen van de warmtedrager en warmtewisselaars.

De volgende worden gebruikt als koelmiddel in verschillende stadia van vloeibaarmaking:

• propaan;
• methaan;
• ethaan;
• stikstof;
• water (zee en gezuiverd);
• lucht.

Bijvoorbeeld voor de primaire koeling van aardgas bij Novatek's Yamal LNG, een koel arctische lucht, waarmee u de temperatuur van de grondstof onmiddellijk met minimale kosten kunt verlagen tot +10 °. En in de hete zomermaanden, in plaats daarvan, wordt overwogen om zeewater uit de Noordelijke IJszee te gebruiken, dat constant 3-4 ° С op een diepte heeft, ongeacht het seizoen.

Tegelijkertijd wordt stikstof die rechtstreeks uit de lucht wordt gehaald, gebruikt als het laatste koelmiddel in Yamal. Als gevolg hiervan biedt het noordpoolgebied alles wat nodig is voor de productie van LNG - van het bronaardgas tot de werkstoffen die worden gebruikt in het vloeibaarmakingsproces.

Propaan wordt vloeibaar gemaakt volgens een schema vergelijkbaar met methaan. Alleen de koeltemperaturen zijn veel lager - minus 42 ° C versus minus 163 ° C. Daarom vloeibaar maken gas voor gastanks kost meerdere malen goedkoper, maar het geproduceerde propaan-butaan LPG zelf is minder gewild op de markt.

Transport en opslag

Vrijwel het volledige volume LNG wordt door grote zeegaande LNG-tankers van de ene kust naar de andere getransporteerd. Vervoer over land wordt beperkt door de noodzaak om de "vloeibare blauwe brandstof" op temperatuur te houden bij waarden van ongeveer -160 ° С, anders begint methaan in een gastoestand te veranderen en wordt explosief.

De druk in de LNG-container ligt dicht bij atmosferisch. Als de temperatuur van vloeibaar methaan echter boven -160 ° C stijgt, begint het van vloeibaar naar gas te veranderen. Als gevolg hiervan zal de druk in de container beginnen te stijgen, wat een ernstig gevaar is. Daarom zijn LNG-tankers uitgerust met installaties voor het handhaven van lage temperaturen en een dikke laag warmte-isolator.

LPG wordt direct in de gashouder hervergast tot gas. Hervergassing van LNG wordt uitgevoerd in speciale industriële installaties zonder toegang tot zuurstof. Fysiek verandert vloeibaar methaan bij positieve temperaturen geleidelijk in gas. Als dit echter direct in de lucht buiten speciale omstandigheden gebeurt, zal een dergelijk proces tot een explosie leiden.

Nadat aardgas in de vorm van LNG in de fabriek vloeibaar is gemaakt, wordt het getransporteerd en vervolgens weer in de fabriek (alleen hervergassing) weer omgezet in gasvormige toestand voor verder gebruik.

Vloeibare waterstof vooruitzichten

Naast directe vloeibaarmaking en toepassing in deze vorm is het ook mogelijk om uit aardgas een andere energiedrager te halen: waterstof. Methaan is CH₄, propaan C₃H₈, en butaan C₄H₁₀.

De waterstofcomponent is aanwezig in al deze fossiele brandstoffen, je hoeft het alleen maar te isoleren.

Om waterstof van een gastoestand naar een vloeistof over te brengen, moet het worden afgekoeld tot -253 ° C. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van meertraps koelsystemen en compressie/expansie units. Tot nu toe zijn dergelijke technologieën te duur, maar er wordt gewerkt om ze goedkoper te maken.

We raden ook aan om ons andere artikel te lezen, waar we in detail hebben beschreven hoe u met uw eigen handen een waterstofgenerator voor uw huis kunt maken. Meer details - ga koppeling.

Ook is vloeibaar waterstof, in tegenstelling tot LPG en LNG, veel explosiever. De minste lekkage ervan in combinatie met zuurstof geeft een gas-lucht mengsel, dat bij de minste vonk ontbrandt. En opslag van vloeibare waterstof is alleen mogelijk in speciale cryogene containers. Er zijn nog te veel nadelen aan waterstofbrandstof.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Hoe vloeibaar gas wordt geproduceerd en waarom het vloeibaar wordt gemaakt:

Alles over vloeibaar gemaakte gassen:

Er zijn verschillende technologieën om gassen vloeibaar te maken. Ze zijn van henzelf voor methaan en van henzelf voor propaan-butaan. Tegelijkertijd is het goedkoper om LPG te krijgen en is het gemakkelijker en veiliger te vervoeren/op te slaan. De productie van methaan LNG is een duurder en complexer proces. Bovendien vereist de hervergassing gespecialiseerde apparatuur. Tegelijkertijd is er tegenwoordig meer vraag naar methaan op de markt, daarom wordt het in veel grotere volumes vloeibaar gemaakt.

Heeft u verduidelijkende vragen of uw deskundig oordeel over het onderwerp gasliquefactie? Misschien heb je iets aan het bovenstaande toe te voegen. Vraag en/of reageer gerust op het artikel in het onderstaande blok.