Kako in zakaj utekočinjujejo plin: tehnologija in odtenki proizvodnje utekočinjenega plina

Tehnologije, povezane z pridobivanjem, prevozom in predelavo zemeljskega plina, se hitro razvijajo. Mnogi ljudje danes slišijo okrajšave LNG (LPG) in LPG (LNG). Skoraj vsak drugi dan je gorivo na zemeljski plin tako ali drugače omenjeno v novicah.

Morate se strinjati, da je za jasno razumevanje dogajanja pomembno najprej razumeti, kako se plin utekočini, zakaj se to stori in kakšne koristi prinaša ali ne prinaša. In v tej zadevi je veliko odtenkov.

Za utekočinjanje plinastih ogljikovodikov se gradijo velike visokotehnološke tovarne. Nato bomo skrbno razumeli: čemu vse to služi in kako se to zgodi.

Zakaj utekočinjajo zemeljski plin?

Modro gorivo se pridobiva iz črevesja zemlje v obliki mešanice metana, etana, propana, butana, helija, dušika, vodikovega sulfida in drugih plinov ter njihovih različnih derivatov.

Nekatere od njih se uporabljajo v kemični industriji, nekatere pa sežgejo v kotlih ali turbinah za pridobivanje toplote in električne energije. Poleg tega se določena količina izkopanega uporablja kot gorivo za plinske motorje.

Glavni razlog za utekočinjanje zemeljskega plina je olajšanje njegovega prevoza na dolge razdalje. Če se potrošnik in vrtina za pridobivanje plinskega goriva nahajata drug na drugem, je lažje in bolj donosno položiti cev med njimi. Toda v nekaterih primerih je gradnja avtoceste predraga in problematična zaradi geografskih odtenkov. Zato se zatečejo k različnim tehnologijam pridobivanja utekočinjenega zemeljskega plina ali utekočinjenega naftnega plina v tekoči obliki.

Gospodarstvo in varnost v prometu

Ko je plin utekočinjen, se v obliki tekočine že črpa v posebne posode za prevoz po morju, reki, cesti in / ali železnici. Hkrati je utekočinjanje tehnološko precej drago z energetskega vidika procesa.

V različnih tovarnah to vzame do 25% začetne količine goriva. To pomeni, da je za proizvodnjo energije, ki jo zahteva tehnologija, potrebno dokončati do 1 tone utekočinjenega zemeljskega plina na vsake tri tone. Toda zemeljski plin je zdaj v velikem povpraševanju, vse se izplača.

Dokler je zemeljski plin v tekočem stanju, je negorljiv in neeksploziven. Šele po izhlapevanju med regasifikacijo dobimo plinska mešanica se izkaže za primernega za izgorevanje v kotli in kuhalne plošče. Če se torej utekočinjen zemeljski plin ali utekočinjeni naftni plin uporabljata kot ogljikovodikovo gorivo, jih je treba ponovno uparizificirati.

Uporaba na različnih področjih

Najpogosteje se izraza "utekočinjen plin" in "utekočinjen plin" omenjata v kontekstu prevoza ogljikovodikovega nosilca energije. To pomeni, da se najprej ekstrahira modro gorivo, nato pa se pretvori v LPG ali LNG. Nato se nastala tekočina transportira in nato vrne v plinasto stanje za eno ali drugo uporabo.

LPG iz propan-butana se večinoma uporablja kot:

• gorivo za plinske motorje;
• gorivo za črpanje avtonomnih ogrevalnih sistemov v nosilce plina;
• tekočine za polnjenje vžigalnikov in plinskih jeklenk s prostornino od 200 ml do 50 litrov.

UZP se običajno proizvaja izključno za prevoz na dolge razdalje. Če je za shranjevanje utekočinjenega naftnega plina dovolj zmogljivosti, ki lahko prenese pritisk več atmosfer, potem so za utekočinjen metan potrebni posebni kriogeni rezervoarji.

Oprema za shranjevanje utekočinjenega zemeljskega plina je visoko tehnološka in zavzame veliko prostora. Uporaba takšnega goriva v osebnih avtomobilih ni donosna zaradi visokih stroškov jeklenk. Tovornjaki na utekočinjeni zemeljski plin v obliki posamičnih poskusnih modelov se že vozijo po cestah, vendar v segmentu osebnih avtomobilov to "tekoče" gorivo v bližnji prihodnosti verjetno ne bo široko uporabljeno.

Utekočinjen metan kot gorivo se danes vse pogosteje uporablja:

• železniške lokomotive;
• morska plovila;
• rečni promet.

Poleg tega, da se utekočinjeni naftni plin in utekočinjeni zemeljski plin uporabljata kot nosilec energije, se v plinskih in petrokemičnih obratih uporabljajo tudi neposredno v tekoči obliki. Iz njih so izdelane različne plastike in drugi materiali na osnovi ogljikovodikov.

Tehnologije proizvodnje LPG in LNG

Za pretvorbo metana iz plinastega stanja v tekoče ga je treba ohladiti na -163 ° C. In propan -butan se utekočini že pri -40 °Z. V skladu s tem so tehnologije in stroški v obeh primerih zelo različni.

Za utekočinjanje zemeljskega plina se uporabljajo naslednje tehnologije različnih podjetij:

• AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
• Optimizirana kaskada;
• DMR;
• PRICO;
• MFC;
• GTL itd.

Vsi temeljijo na postopkih stiskanja in / ali izmenjave toplote. Postopek utekočinjanja poteka v obratu v več fazah, med katerimi se plin postopoma stisne in ohladi na temperaturo prehoda v tekočo fazo.

Priprava plina

Pred začetkom utekočinjanja surovega zemeljskega plina je treba iz njega odstraniti vodo, helij, vodik, dušik, žveplove spojine in druge nečistoče. Za to se običajno uporablja adsorpcijska tehnologija globokega čiščenja plinske mešanice s prehajanjem skozi molekularna sita.

Nato sledi druga faza priprave surovine, med katero se odstranijo težki ogljikovodiki. Posledično v plinu ostanejo le etan in metan (ali propan in butan) z vsebnostjo nečistoč manj kot 5%, tako da se ta frakcija lahko začne hladiti in utekočiniti.

Frakcioniranje vam omogoča, da se znebite škodljivih nečistoč in sprostite samo glavni plin za kasnejše utekočinjanje. Pri tlaku 1 atm je temperatura prehoda v tekoče stanje za metan -163 ° C, za etan -88 ° C, za propan -42 ° C in za butan -0,5 ° C.

Prav te temperaturne razlike pojasnjujejo razlog, zakaj se ločijo na frakcije in šele nato utekočinijo plin, dobavljen v obrat. Za vse vrste plinastih ogljikovodikovih spojin ni enotne tehnologije utekočinjanja. Vsak od njih mora zgraditi in uporabiti svojo tehnološko linijo.

Osnovni postopek utekočinjanja

Osnova za pretvorbo plina v tekoče stanje je hladilni cikel, med katerim toplota eno ali drugo hladilno sredstvo prenese iz okolja z nizko temperaturo v medij z višjo. Ta postopek je večstopenjski in za razširitev / krčenje toplotnega nosilca in toplotnih izmenjevalcev potrebuje močne kompresorje.

Kot hladilno sredstvo na različnih stopnjah utekočinjanja se uporabljajo:

• propan;
• metan;
• etan;
• dušik;
• voda (morska in prečiščena);
• zrak.

Na primer, za primarno hlajenje zemeljskega plina v Novatekovem Yamal LNG, hladilno arktični zrak, ki vam omogoča takojšnje znižanje temperature surovine z minimalnimi stroški do +10 ° S. V vročih poletnih mesecih je namesto nje predvidena uporaba morske vode iz Arktičnega oceana, ki ima nenehno 3-4 ° C na globini ne glede na letni čas.

Hkrati se kot končno hladilno sredstvo v Yamalu uporablja dušik, pridobljen neposredno iz zraka. Posledično Arktika zagotavlja vse potrebno za proizvodnjo utekočinjenega zemeljskega plina - od izvornega zemeljskega plina do delovnih sredstev, ki se uporabljajo v procesu utekočinjanja.

Propan se utekočini po shemi, podobni metanu. Le temperature hlajenja so veliko nižje - minus 42 ° C v primerjavi s minus 163 ° C. Zato utekočinjanje plin za rezervoarje za plin stane nekajkrat ceneje, vendar je proizvedeni LPG propan-butan sam manj povpraševan na trgu.

Transport in skladiščenje

Skoraj celotno količino utekočinjenega zemeljskega plina prevažajo veliki prevozniki utekočinjenega zemeljskega plina po morju z ene obale na drugo. Kopenski promet je omejen s potrebo po vzdrževanju temperature "tekočega modrega goriva" pri vrednostih okoli -160 ° С, sicer se metan začne spreminjati v plinsko stanje in postane eksplozivno.

Tlak v posodi za utekočinjen zemeljski plin je blizu atmosferskega. Če pa se temperatura tekočega metana dvigne nad -160 ° C, se bo iz tekočine začela spreminjati v plin. Posledično bo tlak v posodi začel naraščati, kar je resna nevarnost. Zato so nosilci utekočinjenega zemeljskega plina opremljeni z napravami za vzdrževanje nizkih temperatur in debelo plastjo toplotnega izolatorja.

UNP se ponovno plinizira v plin neposredno v imetniku plina. Regasifikacija utekočinjenega zemeljskega plina se izvaja v posebnih industrijskih obratih brez dostopa do kisika. Fizično se tekoči metan pri pozitivnih temperaturah postopoma spremeni v plin. Če pa se to zgodi neposredno v zraku izven posebnih pogojev, bo tak postopek povzročil eksplozijo.

Potem ko se zemeljski plin v obliki utekočinjenega zemeljskega plina utekočini v obratu, se transportira in nato spet v obratu (samo regasifikacija) se pretvori nazaj v plinasto stanje za nadaljnjo uporabo.

Obeti za utekočinjeni vodik

Poleg neposrednega utekočinjanja in uporabe v tej obliki je mogoče iz zemeljskega plina dobiti tudi drug nosilec energije - vodik. Metan je CH₄, propan C₃H₈, in butan C.₄H₁₀.

Vodikova komponenta je prisotna v vseh teh fosilnih gorivih, le izolirati jo morate.

Za prenos vodika iz plinskega stanja v tekočino ga je treba ohladiti na -253 ° C. Za to se uporabljajo večstopenjski hladilni sistemi in kompresijske / ekspanzijske enote. Doslej so tovrstne tehnologije predrage, vendar se dela na njihovi cenejši.

Priporočamo tudi branje našega drugega članka, kjer smo podrobno opisali, kako narediti generator vodika za vaš dom z lastnimi rokami. Več podrobnosti - pojdi povezava.

Prav tako je za razliko od LPG in LNG utekočinjen vodik veliko bolj eksploziven. Najmanjše puščanje v kombinaciji s kisikom daje mešanico plina in zraka, ki jo vžge najmanjša iskra. Skladiščenje tekočega vodika je možno le v posebnih kriogenih posodah. Za vodikovo gorivo je še vedno preveč pomanjkljivosti.

Zaključki in uporaben video na to temo

Kako nastaja utekočinjen plin in zakaj je utekočinjen:

Vse o utekočinjenih plinih:

Obstaja več tehnologij za utekočinjanje plinov. So lastne za metan in lastne za propan-butan. Hkrati je cenejši nakup LPG, lažji in varnejši pa je za transport / skladiščenje. Proizvodnja UZP iz metana je dražji in zapleten proces. Poleg tega njegova regasifikacija zahteva posebno opremo. Hkrati je danes na trgu bolj povpraševanje po metanu, zato se utekočini v veliko večjih količinah.

Imate kakšna pojasnilna vprašanja ali vaše strokovno mnenje na temo utekočinjenja plina? Morda imate k temu kaj dodati. Vprašajte in / ali komentirajte članek v spodnjem bloku.