Hur och varför de kondenserar gas: teknik och nyanser av produktion av flytande gas

Teknik relaterad till utvinning, transport och bearbetning av naturgas utvecklas i snabb takt. Och många människor hör idag förkortningarna LNG (LPG) och LPG (LNG). Nästan varannan dag nämns naturgasbränsle i nyheterna i ett eller annat sammanhang.

Men du måste hålla med, för att få en klar förståelse för vad som händer är det viktigt att först förstå hur gasen flytas, varför den görs och vilka fördelar den ger eller inte ger. Och det finns många nyanser i den här frågan.

Stora högteknologiska fabriker byggs för att vätska gasformiga kolväten. Därefter kommer vi noggrant att förstå: vad är allt detta för och hur det händer.

Varför gör de flytande naturgas?

Blått bränsle extraheras från jordens tarmar i form av en blandning av metan, etan, propan, butan, helium, kväve, vätesulfid och andra gaser, samt deras olika derivat.

Några av dem används i den kemiska industrin, och några bränns i pannor eller turbiner för att generera värme och el. Dessutom används en viss mängd av det brytade som gasmotorbränsle.

Huvudorsaken till flytande av naturgas är att underlätta dess transport över långa avstånd. Om konsumenten och bränsleproduktionsbrunnen ligger på land nära varandra, är det lättare och mer lönsamt att lägga ett rör mellan dem. Men i vissa fall är byggandet av en motorväg för dyrt och problematiskt på grund av geografiska nyanser. Därför använder de olika tekniker för att erhålla LNG eller LPG i flytande form.

Ekonomi och transportsäkerhet

Efter att gasen är flytande pumpas den redan i form av en vätska i speciella behållare för transport till sjöss, flod, väg och / eller järnväg. Samtidigt är kondensering tekniskt ganska kostsamt ur energisynpunkt för processen.

På olika fabriker tar detta upp till 25% av den ursprungliga bränslevolymen. Det vill säga för att generera den energi som krävs av tekniken är det nödvändigt att bränna upp till 1 ton LNG för var tredje ton av den i färdig form. Men naturgas är nu mycket efterfrågad, allt lönar sig.

Så länge naturgas är flytande är den icke brandfarlig och icke-explosiv. Först efter avdunstning under regasifiering, erhölls gasblandning visar sig vara lämplig för förbränning i pannor och kokplattor. Därför, om LNG eller LPG används som kolvätebränsle, måste de återgasas.

Användning inom olika områden

Oftast nämns begreppen "flytande gas" och "flytande gas" i samband med transport av en kolvätenergibärare. Det vill säga, först utvinns blått bränsle och sedan omvandlas det till gasol eller LNG. Därefter transporteras den resulterande vätskan och återförs sedan till ett gasformigt tillstånd för en eller annan applikation.

Gasol från propan-butan används huvudsakligen som:

• gasmotorbränsle;
• bränsle för pumpning av autonoma värmesystem i spännhållare;
• vätskor för tankning av tändare och gasflaskor med en kapacitet på 200 ml till 50 liter.

LNG produceras vanligtvis uteslutande för långväga transporter. Om det finns tillräckligt med kapacitet för lagring av gasol som tål ett tryck på flera atmosfärer, krävs speciella kryogena tankar för flytande metan.

LNG -lagringsutrustning är högteknologisk och tar mycket plats. Det är inte lönsamt att använda sådant bränsle i personbilar på grund av den höga kostnaden för cylindrar. LNG -lastbilar i form av enstaka experimentella modeller körs redan på vägarna, men inom personbilsegmentet är det osannolikt att detta "flytande" bränsle kommer att bli utbredd inom en snar framtid.

Flytande metan som bränsle används nu alltmer i drift:

• järnvägslok;
• havsfartyg;
• flodtransport.

Förutom att användas som energibärare används LPG och LNG också direkt i flytande form i gas- och petrokemiska anläggningar. Olika plaster och andra kolvätebaserade material är gjorda av dem.

LPG- och LNG -produktionsteknik

För att omvandla metan från ett gasformigt tillstånd till en vätska måste den kylas till -163 ° C. Och propan -butan flytande redan vid -40 °MED. Följaktligen är teknik och kostnader mycket olika i båda fallen.

Följande teknik från olika företag används för att kondensera naturgas:

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

Alla är baserade på processerna för komprimering och / eller värmeväxling. Flytningsförfarandet sker i anläggningen i flera steg, under vilka gasen gradvis komprimeras och kyls till övergångstemperaturen till vätskefasen.

Gasberedning

Innan du börjar kondensera rå naturgas måste vatten, helium, väte, kväve, svavelföreningar och andra föroreningar avlägsnas från den. För detta används vanligtvis adsorptionstekniken för djuprening av gasblandningen genom att passera den genom molekylsilar.

Därefter sker det andra steget för beredning av råmaterialet, under vilket tunga kolväten avlägsnas. Som ett resultat finns bara etan och metan (eller propan och butan) med en föroreningsvolym på mindre än 5% kvar i gasen, så att denna fraktion kan börja kylas och göras flytande.

Fraktionering gör att du kan bli av med skadliga föroreningar och släppa ut endast huvudgasen för efterföljande kondensering. Vid ett tryck på 1 atm är övergångstemperaturen till flytande tillstånd för metan -163 ° C, för etan -88 ° C, för propan -42 ° C och för butan -0,5 ° C.

Det är dessa temperaturskillnader som förklarar anledningen till att de separeras i fraktioner och först då gör den gas som tillförs anläggningen flytande. Det finns ingen enda kondenseringsteknik för alla typer av gasformiga kolväteföreningar. Var och en av dem måste bygga och använda sin egen tekniska linje.

Grundläggande flytande process

Grunden för omvandling av en gas till flytande tillstånd är en kylcykel, under vilken värme överförs av ett eller annat köldmedium från en lågtemperaturmiljö till en högre. Denna process är flerstegs och kräver kraftfulla kompressorer för expansion / kontraktion av värmebäraren och värmeväxlare.

Följande används som köldmedium i olika stadier av flytande:

• propan;
• metan;
• etan;
• kväve;
• vatten (hav och renat);
• luft.

Till exempel för den primära kylningen av naturgas vid Novateks Yamal LNG, en sval arktisk luft, vilket gör att du direkt kan sänka temperaturen på råvaran med minimal kostnad upp till +10 ° С. Och under de varma sommarmånaderna, i stället för det, är det tänkt att använda havsvatten från Ishavet, vilket, oavsett tid på året, på ett djup av konstant 3-4 ° С.

Samtidigt används kväve, direkt från luften, som det sista köldmediet i Yamal. Som ett resultat ger Arktis allt som behövs för LNG -produktion - från naturgaskällan till de arbetsmedel som används i kondenseringsprocessen.

Propan flytas enligt ett system som liknar metan. Bara kyltemperaturerna är mycket lägre - minus 42 ° С mot minus 163 ° С. Därför kondensering gas för gastankar kostar flera gånger billigare, men den producerade propan-butan-gasolen i sig är mindre efterfrågad på marknaden.

Transport och förvaring

Nästan hela volymen LNG transporteras av stora sjögående LNG-bärare från en kust till den andra. Transport till lands begränsas av behovet av att bibehålla temperaturen på det "flytande blåa bränslet" vid värden på cirka -160 ° С, annars börjar metan förvandlas till ett gastillstånd och blir explosiv.

Trycket i LNG -behållaren är nära atmosfäriskt. Om temperaturen på flytande metan stiger över -160 ° C, börjar den dock övergå från vätska till gas. Som ett resultat kommer trycket i behållaren att börja stiga, vilket är en allvarlig fara. Därför är LNG -tankfartyg utrustade med installationer för att hålla låga temperaturer och ett tjockt lager av värmeisolator.

Gasol återgasas till gas direkt i gasolhållaren. Förgasning av LNG utförs i speciella industrianläggningar utan tillgång till syre. Fysiskt blir flytande metan vid positiva temperaturer gradvis till gas. Om detta sker direkt i luften utanför särskilda förhållanden, leder en sådan process till en explosion.

Efter att naturgas i form av LNG har vätskats vid anläggningen transporteras den och sedan återigen vid anläggningen (endast förgasning) omvandlas tillbaka till ett gasformigt tillstånd för vidare användning.

Flytande väteutsikter

Förutom direkt kondensering och användning i denna form är det också möjligt att få en annan energibärare från naturgas - väte. Metan är CH₄, propan C₃H₈och butan C₄H₁₀.

Vätekomponenten finns i alla dessa fossila bränslen, du behöver bara isolera den.

För att överföra väte från ett gastillstånd till en vätska måste det kylas till -253 ° C. För detta används flerstegs kylsystem och kompressions- / expansionsenheter. Hittills är sådan teknik för dyr, men arbete pågår för att göra dem billigare.

Vi rekommenderar också att du läser vår andra artikel, där vi i detalj beskrev hur du gör en vätgasgenerator för ditt hem med egna händer. Fler detaljer - go länk.

Till skillnad från LPG och LNG är flytande väte mycket mer explosivt. Det minsta läckaget av det i kombination med syre ger en gas-luft-blandning, som antänds av den minsta gnistan. Och lagring av flytande väte är endast möjligt i speciella kryogena behållare. Det finns fortfarande för många nackdelar med vätebränsle.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Hur flytande gas produceras och varför den flytas:

Allt om flytande gaser:

Det finns flera tekniker för flytande gaser. De är sina egna för metan och sina egna för propan-butan. Samtidigt är det billigare att få gasol, och det är lättare och säkrare att transportera / lagra. Produktionen av metan LNG är en mer kostsam och komplex process. Dessutom kräver dess förgasning specialutrustning. Samtidigt är metan mer efterfrågat på marknaden idag, därför flytas det i mycket större volymer.

Har du några klargörande frågor eller ditt expertutlåtande om ämnet gasvätskning? Kanske har du något att tillägga ovan. Fråga och / eller kommentera gärna artikeln i blocket nedan.