Cum și de ce lichefiază gazul: tehnologia și nuanțele producției de gaz lichefiat

Tehnologiile legate de extracția, transportul și prelucrarea gazelor naturale se dezvoltă într-un ritm rapid. Și mulți oameni astăzi aud abrevierile GNL (GPL) și GPL (GNL). Aproape în fiecare zi combustibilul cu gaz natural este menționat în știri într-un context sau altul.

Dar, trebuie să fiți de acord, pentru a avea o înțelegere clară a ceea ce se întâmplă, este important să înțelegeți mai întâi cum este lichefiat gazul, de ce se face și ce beneficii dă sau nu. Și există o mulțime de nuanțe în această chestiune.

Se construiesc mari fabrici de înaltă tehnologie pentru lichefierea hidrocarburilor gazoase. Apoi, vom înțelege cu atenție: la ce servește toate acestea și cum se întâmplă.

De ce lichefiază gazul natural?

Combustibilul albastru este extras din intestinele pământului sub forma unui amestec de metan, etan, propan, butan, heliu, azot, hidrogen sulfurat și alte gaze, precum și diferiții derivați ai acestora.

Unele dintre ele sunt utilizate în industria chimică, iar altele sunt arse în cazane sau turbine pentru a genera căldură și electricitate. În plus, o anumită cantitate din mină este utilizată ca combustibil pentru motor pe gaz.

Principalul motiv al lichefierii gazelor naturale este facilitarea transportului acestuia pe distanțe mari. Dacă consumatorul și puțul de producție a combustibilului pe gaz se află pe un teren aproape unul de celălalt, atunci este mai ușor și mai profitabil să se așeze o conductă între ei. Dar, în unele cazuri, construcția unei autostrăzi este prea costisitoare și problematică din cauza nuanțelor geografice. Prin urmare, recurg la diverse tehnologii pentru obținerea GNL sau GPL sub formă lichidă.

Economie și siguranță în transport

După ce gazul a fost lichefiat, acesta este deja pompat sub formă de lichid în containere speciale pentru transport pe mare, fluviu, rutier și / sau feroviar. În același timp, lichefierea este tehnologic destul de costisitoare din punct de vedere energetic al procesului.

La diferite fabrici, acest lucru ia până la 25% din volumul inițial de combustibil. Adică, pentru a genera energia necesară tehnologiei, este necesar să se ardă până la 1 tonă de GNL pentru fiecare trei tone de acesta sub formă finită. Dar gazele naturale sunt acum la mare căutare, totul dă roade.

Atâta timp cât gazul natural este în stare lichidă, acesta este neinflamabil și neexploziv. Doar după evaporare în cursul regazificării, se obține amestec de gaze se dovedește a fi potrivit pentru arderea în cazane și plite. Prin urmare, dacă GNL sau GPL este utilizat ca combustibil hidrocarbonat, atunci acestea trebuie regazificate.

Folosiți în diverse domenii

Cel mai adesea, termenii „gaz lichefiat” și „gaz lichefiat” sunt menționați în contextul transportului unui transportator de energie pentru hidrocarburi. Adică, la început, se extrage combustibil albastru și apoi se transformă în GPL sau GNL. Apoi lichidul rezultat este transportat și apoi readus într-o stare gazoasă pentru una sau alta aplicație.

GPL din propan-butan este utilizat în principal ca:

• combustibil pentru motor pe gaz;
• combustibil pentru pomparea sistemelor de încălzire autonome în butelii;
• lichide pentru realimentarea brichetelor și buteliilor de gaz cu o capacitate de la 200 ml la 50 de litri.

GNL este de obicei produs exclusiv pentru transportul pe distanțe lungi. Dacă pentru depozitarea GPL există suficientă capacitate care să reziste la o presiune de mai multe atmosfere, atunci pentru metan lichefiat sunt necesare rezervoare criogenice speciale.

Echipamentele de stocare a GNL sunt extrem de tehnologice și ocupă mult spațiu. Nu este profitabil să se utilizeze un astfel de combustibil în autoturisme din cauza costului ridicat al cilindrilor. Camioanele GNL sub formă de modele experimentale unice circulă deja pe drumuri, dar în segmentul autoturismelor este puțin probabil ca acest combustibil „lichid” să aibă o utilizare pe scară largă în viitorul apropiat.

Metanul lichefiat ca combustibil este acum din ce în ce mai utilizat în exploatare:

• locomotive feroviare;
• nave maritime;
• transport fluvial.

Pe lângă utilizarea lor ca purtător de energie, GPL și GNL sunt de asemenea utilizate direct sub formă lichidă în instalațiile de gaze și petrochimice. Din ele sunt fabricate diverse materiale plastice și alte materiale pe bază de hidrocarburi.

Tehnologii de producție GPL și GNL

Pentru a transforma metanul dintr-o stare gazoasă în lichid, acesta trebuie răcit la -163 ° C. Și propan-butan lichefiază deja la -40 °CU. În consecință, tehnologia și costurile sunt foarte diferite în ambele cazuri.

Următoarele tehnologii de la diferite companii sunt utilizate pentru lichefierea gazului natural:

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

Toate acestea se bazează pe procesele de compresie și / sau schimb de căldură. Operația de lichefiere are loc în instalație în mai multe etape, timp în care gazul este comprimat treptat și răcit la temperatura de tranziție la faza lichidă.

Pregătirea gazelor

Înainte de a începe lichefierea gazului natural brut, apa, heliul, hidrogenul, azotul, compușii de sulf și alte impurități trebuie îndepărtate din acesta. Pentru aceasta, se folosește de obicei tehnologia de adsorbție a purificării profunde a amestecului de gaze prin trecerea acestuia prin site moleculare.

Apoi are loc a doua etapă de pregătire a materiei prime, în timpul căreia sunt îndepărtate hidrocarburile grele. Ca rezultat, numai etanul și metanul (sau propanul și butanul) cu un volum de impuritate mai mic de 5% rămân în gaz, astfel încât această fracție poate începe să fie răcită și lichefiată.

Fracționarea vă permite să scăpați de impuritățile dăunătoare și să eliberați numai gazul principal pentru lichefierea ulterioară. La o presiune de 1 atm, temperatura de tranziție la starea lichidă pentru metan este -163 ° C, pentru etan -88 ° C, pentru propan -42 ° C și pentru butan -0,5 ° C.

Aceste diferențe de temperatură explică motivul pentru care se separă în fracțiuni și abia apoi lichefiază gazul furnizat instalației. Nu există o singură tehnologie de lichefiere pentru toate tipurile de compuși hidrocarburi gazoși. Fiecare dintre ei trebuie să-și construiască și să-și folosească propria linie tehnologică.

Procesul de bază de lichefiere

Baza pentru transformarea unui gaz într-o stare lichidă este un ciclu de refrigerare, în timpul căruia căldura este transferată de unul sau alt agent frigorific dintr-un mediu cu temperatură scăzută într-unul mai ridicat. Acest proces este multietajat și necesită compresoare puternice pentru expansiunea / contracția purtătorului de căldură și a schimbătoarelor de căldură.

Următoarele sunt utilizate ca agent frigorific în diferite etape ale lichefierii:

• propan;
• metan;
• etan;
• azot;
• apă (mare și purificată);
• aer.

De exemplu, pentru răcirea primară a gazelor naturale la Yamal LNG de la Novatek, un răcoros aer arctic, care vă permite să reduceți imediat temperatura materiei prime cu un cost minim până la +10 ° С. Și în lunile fierbinți de vară, în locul ei, se preconizează utilizarea apei de mare din Oceanul Arctic, care, indiferent de perioada anului, la o adâncime constantă de 3-4 ° С.

În același timp, azotul obținut direct din aer este utilizat ca agent frigorific final în Yamal. Drept urmare, Arctica oferă tot ceea ce este necesar pentru producția de GNL - de la sursa de gaz natural la agenții de lucru utilizați în procesul de lichefiere.

Propanul este lichefiat conform unei scheme similare metanului. Doar temperaturile de răcire sunt mult mai scăzute - minus 42 ° C versus minus 163 ° C. Prin urmare lichefierea gaz pentru rezervoare de gaz costă de câteva ori mai ieftin, dar GPL propan-butan produs în sine are o cerere mai mică pe piață.

Transport și depozitare

Aproape întreg volumul de GNL este transportat de transportatori de GNL de mare dimensiune de la o coastă la alta. Transportul pe uscat este limitat de necesitatea menținerii temperaturii „combustibilului albastru lichid” la valori de aproximativ -160 ° С, altfel metanul începe să se transforme într-o stare de gaz și devine exploziv.

Presiunea din containerul GNL este aproape de atmosferă. Cu toate acestea, dacă temperatura metanului lichid crește peste -160 ° C, atunci va începe să se transforme din lichid în gaz. Ca urmare, presiunea din recipient va începe să crească, ceea ce reprezintă un pericol grav. Prin urmare, cisternele GNL sunt echipate cu instalații pentru menținerea temperaturilor scăzute și cu un strat gros de izolator termic.

GPL este regazificat în gaz direct în recipient. Regazificarea GNL se realizează în instalații industriale speciale fără acces la oxigen. Fizic, metanul lichid la temperaturi pozitive se transformă treptat în gaz. Cu toate acestea, dacă acest lucru se întâmplă direct în aer în afara condițiilor speciale, atunci un astfel de proces va duce la o explozie.

După ce gazul natural sub formă de GNL este lichefiat la uzină, acesta este transportat și apoi din nou la uzină (numai regazificare) este transformat înapoi în stare gazoasă pentru utilizare ulterioară.

Perspective de hidrogen lichefiat

Pe lângă lichefierea directă și utilizarea în această formă, este posibilă obținerea unui alt purtător de energie din gazul natural - hidrogen. Metanul este CH₄, propan C₃H₈, și butanul C₄H₁₀.

Componenta hidrogen este prezentă în toți acești combustibili fosili, trebuie doar să o izolați.

Pentru a converti hidrogenul dintr-o stare gazoasă în lichid, acesta trebuie răcit la -253 ° C. Pentru aceasta, se utilizează sisteme frigorifice cu mai multe etape și unități de compresie / expansiune. Până în prezent, astfel de tehnologii sunt prea scumpe, dar se lucrează pentru a le face mai ieftine.

De asemenea, vă recomandăm să citiți celălalt articol, unde am descris în detaliu cum să creați un generator de hidrogen pentru casa dvs. cu propriile mâini. Mai multe detalii - du-te legătură.

De asemenea, spre deosebire de GPL și GNL, hidrogenul lichefiat este mult mai exploziv. Cea mai mică scurgere a acestuia în combinație cu oxigenul dă un amestec gaz-aer, care este aprins de cea mai mică scânteie. Iar stocarea hidrogenului lichid este posibilă numai în recipiente criogenice speciale. Există încă prea multe dezavantaje pentru combustibilul cu hidrogen.

Concluzii și videoclip util pe această temă

Cum se produce gazul lichefiat și de ce este lichefiat:

Totul despre gazele lichefiate:

Există mai multe tehnologii pentru lichefierea gazelor. Acestea sunt propriile lor pentru metan și propriile lor pentru propan-butan. În același timp, este mai ieftin să obțineți GPL și este mai ușor și mai sigur de transportat / depozitat. Producția de metan GNL este un proces mai costisitor și mai complex. În plus, regazificarea sa necesită echipamente specializate. În același timp, metanul este mai solicitat pe piață astăzi, prin urmare este lichefiat în volume mult mai mari.

Aveți întrebări de clarificare sau opinia dvs. de specialitate cu privire la subiectul lichefierii gazelor? Poate că aveți ceva de adăugat la cele de mai sus. Nu ezitați să întrebați și / sau să comentați articolul din blocul de mai jos.