Hvordan og hvorfor de kondenserer gass: teknologi og nyanser av flytende gassproduksjon

Teknologier knyttet til utvinning, transport og prosessering av naturgass utvikler seg raskt. Og mange mennesker i dag hører forkortelsene LNG (LPG) og LPG (LNG). Nesten annenhver dag blir naturgassdrivstoff nevnt i nyhetene i en eller annen sammenheng.

Men du må være enig, for å ha en klar forståelse av hva som skjer, er det viktig å først forstå hvordan gassen blir flytende, hvorfor den gjøres og hvilke fordeler den gir eller ikke gir. Og det er mange nyanser i denne saken.

Store høyteknologiske fabrikker bygges for å kondensere gassformige hydrokarboner. Deretter vil vi nøye forstå: hva er alt dette for og hvordan det skjer.

Hvorfor flyter de naturgass?

Blått drivstoff utvinnes fra jordens tarmer i form av en blanding av metan, etan, propan, butan, helium, nitrogen, hydrogensulfid og andre gasser, samt deres forskjellige derivater.

Noen av dem brukes i kjemisk industri, og noen blir brent i kjeler eller turbiner for å generere varme og elektrisitet. I tillegg brukes en viss mengde av gruvedriften som drivstoff for gassmotor.

Hovedårsaken til kondensering av naturgass er å lette transporten over lange avstander. Hvis forbrukeren og produksjonsbrønnen for gassdrivstoff ligger på land nær hverandre, er det lettere og mer lønnsomt å legge et rør mellom dem. Men i noen tilfeller er byggingen av en motorvei for dyr og problematisk på grunn av geografiske nyanser. Derfor bruker de forskjellige teknologier for å skaffe LNG eller LPG i flytende form.

Økonomi og transportsikkerhet

Etter at gassen er blitt flytende, pumpes den allerede i form av væske i spesielle beholdere for transport til sjøs, elv, vei og / eller jernbane. Samtidig er kondensering teknologisk ganske kostbart ut fra et energisynspunkt av prosessen.

På forskjellige fabrikker tar dette opptil 25% av det opprinnelige drivstoffvolumet. Det vil si at for å generere energien som kreves av teknologien, er det nødvendig å brenne opptil 1 tonn LNG for hvert tredje tonn av det i ferdig form. Men naturgass er nå veldig etterspurt, alt lønner seg.

Så lenge naturgass er i flytende tilstand, er den ikke brannfarlig og ikke-eksplosiv. Først etter fordampning i løpet av regasifisering ble det oppnådde gassblanding viser seg å være egnet for forbrenning i kjeler og kokeplater. Derfor, hvis LNG eller LPG brukes som hydrokarbonbrensel, må de regasifiseres på nytt.

Bruk på forskjellige felt

Oftest nevnes begrepene "flytende gass" og "flytende gass" i sammenheng med transport av en hydrokarbon -energibærer. Det vil si at først blåst drivstoff utvinnes, og deretter omdannes det til LPG eller LNG. Deretter transporteres den resulterende væsken og returneres deretter til en gassform for en eller annen applikasjon.

LPG fra propan-butan brukes hovedsakelig som:

• gassmotor drivstoff;
• drivstoff for pumping av autonome varmesystemer i gasholdere;
• væsker for tanking av tennere og gassflasker med en kapasitet på 200 ml til 50 liter.

LNG produseres vanligvis utelukkende for langdistansetransport. Hvis det er nok kapasitet til lagring av LPG som tåler et trykk på flere atmosfærer, kreves spesielle kryogene tanker for flytende metan.

LNG lagringsutstyr er svært teknologisk og tar mye plass. Det er ikke lønnsomt å bruke slikt drivstoff i personbiler på grunn av de høye sylinderkostnadene. LNG -lastebiler i form av enkle eksperimentelle modeller kjører allerede på veiene, men i personbilsegmentet er det lite sannsynlig at dette "flytende" drivstoffet vil bli utbredt i nær fremtid.

Flytende metan som drivstoff brukes nå i økende grad i drift:

• jernbanelokomotiver;
• sjøfartøyer;
• elvetransport.

I tillegg til å bli brukt som energibærer, brukes LPG og LNG også direkte i flytende form i gass- og petrokjemiske anlegg. Ulike plast og andre hydrokarbonbaserte materialer er laget av dem.

LPG og LNG produksjonsteknologier

For å omdanne metan fra en gassform til en væske, må den avkjøles til -163 ° C. Og propan -butan væsker allerede ved -40 °MED. Følgelig er teknologi og kostnader svært forskjellige i begge tilfeller.

Følgende teknologier fra forskjellige selskaper brukes til å kondensere naturgass:

• AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
• Optimalisert kaskade;
• DMR;
• PRICO;
• MFC;
• GTL, etc.

Alle er basert på prosessene for komprimering og / eller varmeveksling. Flytende operasjon foregår i anlegget i flere trinn, hvor gassen gradvis komprimeres og avkjøles til overgangstemperaturen til væskefasen.

Gassforberedelse

Før du begynner å kondensere rå naturgass, må vann, helium, hydrogen, nitrogen, svovelforbindelser og andre urenheter fjernes fra den. For dette brukes vanligvis adsorpsjonsteknologien for dyprensing av gassblandingen ved å passere den gjennom molekylsikter.

Deretter finner det andre trinnet av tilberedning av råmaterialet sted, hvor tunge hydrokarboner fjernes. Som et resultat er det bare etan og metan (eller propan og butan) med et urenhetsvolum på mindre enn 5% igjen i gassen, slik at denne fraksjonen kan begynne å bli avkjølt og flytende.

Fraksjonering lar deg kvitte seg med skadelige urenheter og frigjøre bare hovedgassen for påfølgende flytning. Ved et trykk på 1 atm er overgangstemperaturen til flytende tilstand for metan -163 ° C, for etan -88 ° C, for propan -42 ° C og for butan -0,5 ° C.

Det er disse temperaturforskjellene som forklarer årsaken til at de skilles i fraksjoner og først deretter flytende gass som tilføres anlegget. Det er ingen enkelt flytende teknologi for alle typer gassformige hydrokarbonforbindelser. Hver av dem må bygge og bruke sin egen teknologiske linje.

Grunnleggende flytende prosess

Grunnlaget for å omdanne en gass til flytende tilstand er en kjølesyklus, hvor varme overføres av et eller annet kjølemiddel fra et miljø med lav temperatur til et høyere. Denne prosessen er flertrinns og krever kraftige kompressorer for utvidelse / sammentrekning av varmebærer og varmevekslere.

Følgende brukes som kjølemiddel i forskjellige stadier av kondensering:

• propan;
• metan;
• etan;
• nitrogen;
• vann (sjø og renset);
• luft.

For eksempel, for primær nedkjøling av naturgass ved Novateks Yamal LNG, en kul arktisk luft, som lar deg senke temperaturen på råstoffet med minimale kostnader umiddelbart opptil +10 ° С. Og i de varme sommermånedene, i stedet for det, er det tenkt å bruke sjøvann fra Polhavet, som, uavhengig av årstiden, på en dybde på konstant 3-4 ° С.

Samtidig brukes nitrogen hentet direkte fra luften som det siste kjølemediet i Yamal. Som et resultat gir Arktis alt som er nødvendig for LNG -produksjon - fra naturgasskilden til arbeidsmidlene som brukes i kondensasjonsprosessen.

Propan blir flytende i henhold til en ordning som ligner metan. Bare kjøletemperaturene er mye lavere - minus 42 ° C mot minus 163 ° C. Derfor kondensering gass ​​til gasstank koster flere ganger billigere, men produsert propan-butan LPG i seg selv er mindre etterspurt på markedet.

Transport og lagring

Nesten hele volumet av LNG transporteres av store sjøgående LNG-transportører fra den ene kysten til den andre. Transport til lands er begrenset av behovet for å opprettholde temperaturen på "flytende blått drivstoff" ved verdier på omtrent -160 ° C, ellers begynner metan å bli til en gasstilstand og blir eksplosiv.

Trykket i LNG -beholderen er nær atmosfærisk. Imidlertid, hvis temperaturen på flytende metan stiger over -160 ° C, begynner den å snu fra væske til gass. Som et resultat vil trykket i beholderen begynne å stige, noe som er en alvorlig fare. Derfor er LNG -tankskip utstyrt med installasjoner for å opprettholde lave temperaturer og et tykt lag med varmeisolator.

LPG regasifiseres til gass direkte i gasholderen. Regasifisering av LNG utføres i spesielle industrianlegg uten oksygentilgang. Fysisk blir flytende metan ved positive temperaturer gradvis til gass. Men hvis dette skjer direkte i luften utenfor spesielle forhold, vil en slik prosess føre til en eksplosjon.

Etter at naturgass i form av LNG er flytende på anlegget, transporteres det, og deretter igjen ved anlegget (bare regasifisering) omdannes tilbake til en gassform for videre bruk.

Flytende hydrogenprospekter

I tillegg til direkte kondensering og bruk i denne formen, er det også mulig å skaffe en annen energibærer fra naturgass - hydrogen. Metan er CH₄, propan C₃H₈, og butan C₄H₁₀.

Hydrogenkomponenten er tilstede i alle disse fossile brenslene, du trenger bare å isolere den.

For å konvertere hydrogen fra en gasstilstand til en væske, må det avkjøles til -253 ° C. Til dette brukes flertrinns kjølesystemer og kompresjons- / ekspansjonsenheter. Så langt er slike teknologier for dyre, men det arbeides med å gjøre dem billigere.

Vi anbefaler også å lese den andre artikkelen vår, der vi beskrev i detalj hvordan du lager en hydrogengenerator for hjemmet ditt med egne hender. Flere detaljer - gå lenke.

I motsetning til LPG og LNG er flytende hydrogen også mye mer eksplosivt. Den minste lekkasje av det i kombinasjon med oksygen gir en gass-luftblanding, som antennes av den minste gnisten. Og lagring av flytende hydrogen er bare mulig i spesielle kryogene beholdere. Det er fortsatt for mange ulemper med hydrogenbrensel.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Hvordan flytende gass produseres og hvorfor den blir flytende:

Alt om flytende gasser:

Det finnes flere teknologier for flytende gasser. De er deres egne for metan, og deres egne for propan-butan. Samtidig er det billigere å få LPG, og det er lettere og tryggere å transportere / lagre. Produksjonen av metan LNG er en mer kostbar og kompleks prosess. I tillegg krever regasifisering spesialisert utstyr. Samtidig er metan mer etterspurt på markedet i dag, derfor blir det flytende i mye større volumer.

Har du noen avklarende spørsmål eller din ekspertuttalelse om gassforming? Kanskje du har noe å tilføye til ovenstående. Spør og / eller kommenter artikkelen i blokken nedenfor.