كيف ولماذا الغاز المسال: تكنولوجيا الإنتاج ونطاق استخدام الغاز المسال

تتطور التقنيات المتعلقة باستخراج ونقل ومعالجة الغاز الطبيعي بسرعة. وقد سمع الكثير اليوم اختصارات LNG (LPG) و LPG (LNG). يتم ذكر وقود الغاز الطبيعي كل يوم تقريبًا في الأخبار في سياق أو آخر.

ولكن ، يجب أن تعترف ، من أجل الحصول على فهم واضح لما يحدث ، من المهم أن نفهم في البداية كيف يتم تسييل الغاز ، ولماذا يتم ذلك وما الفوائد التي يعطيها أو لا يعطيها. وهناك العديد من الفروق الدقيقة في هذا الأمر.

لتسييل الهيدروكربونات الغازية ، يتم بناء مصانع كبيرة عالية التقنية. بعد ذلك ، سوف نفهم بعناية: لماذا كل هذا مطلوب وكيف يحدث.

لماذا الغاز الطبيعي المسال؟

يتم استخراج الوقود الأزرق من أحشاء الأرض كمزيج من الميثان والإيثان والبروبان والبيوتان والهيليوم والنيتروجين وكبريتيد الهيدروجين والغازات الأخرى ، وكذلك مشتقاتها المختلفة.

يتم استخدام بعضها في الصناعة الكيميائية ، ويتم حرق البعض في المراجل أو التوربينات لتوليد الحرارة والكهرباء. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام بعض المستخرجات كوقود لمحركات الغاز.

تشير حسابات صناعة الغاز إلى أنه إذا كان من الضروري توصيل الوقود الأزرق على مسافة 2500 كيلومتر أو أكثر ، فعندئذ في شكل سائل ، غالبًا ما يكون تحقيق ذلك أكثر ربحية من خط الأنابيب

السبب الرئيسي لتسييل الغاز الطبيعي هو تبسيط نقله لمسافات طويلة. إذا كان المستهلك وبئر وقود الغاز يقعان على أرض قريبة من بعضهما البعض ، فمن الأسهل والأكثر ربحية وضع أنبوب بينهما. ولكن في بعض الحالات ، يكون بناء طريق سريع مكلفًا للغاية ومثيرًا للمشاكل بسبب الفروق الجغرافية. لذلك ، يلجأون إلى تقنيات مختلفة لإنتاج الغاز الطبيعي المسال أو غاز البترول المسال في شكل سائل.

الاقتصاد وأمن النقل

بعد تسييل الغاز ، يتم ضخه بالفعل على شكل سائل في حاويات خاصة للنقل عن طريق البحر أو النهر أو الطريق و / أو السكك الحديدية.في هذه الحالة ، من الناحية التكنولوجية ، يعد التسييل عملية مكلفة إلى حد ما من وجهة نظر الطاقة.

في المصانع المختلفة ، يأخذ هذا ما يصل إلى 25 ٪ من حجم الوقود الأولي. أي ، لتوليد الطاقة التي تحتاجها التكنولوجيا ، عليك حرق ما يصل إلى طن واحد من الغاز الطبيعي المسال لكل ثلاثة أطنان منه في شكل نهائي. لكن هناك طلب كبير على الغاز الطبيعي الآن ، كل شيء يؤتي ثماره.

في شكل سائل ، يحتل الميثان (البروبان - البوتان) حجمًا أصغر بـ 500-600 مرة من الحالة الغازية

في حين أن الغاز الطبيعي في حالة سائلة ، فهو غير قابل للاشتعال وغير متفجر. فقط بعد التبخر أثناء إعادة التحول ، يتم الحصول عليها خليط غاز تبين أنها مناسبة للحرق المراجلومواقد الطهي. لذلك ، إذا تم استخدام LNG أو LPG كوقود هيدروكربوني ، فيجب إعادة تلقيمه.

استخدم في مختلف المجالات

في أغلب الأحيان ، يتم ذكر مصطلحي "الغاز المسال" و "الغاز المسال" في سياق نقل الطاقة الهيدروكربونية. أي أن أول إنتاج للوقود الأزرق يحدث ، ثم تحويله إلى غاز البترول المسال أو الغاز الطبيعي المسال. بعد ذلك ، يتم نقل السائل الناتج ثم إعادته مرة أخرى إلى الحالة الغازية لتطبيق واحد أو آخر.

LHG (غاز البترول المسال) لـ 95٪ وأكثر يتكون من خليط البروبان والبيوتان ، والغاز الطبيعي المسال لـ 85-95٪ من الميثان. هذه أنواع وقود متشابهة ومختلفة جذريًا.

يستخدم غاز البترول المسال من البروبان البيوتان بشكل أساسي على النحو التالي:

• وقود محرك الغاز
• وقود للحقن في خزانات الغاز لأنظمة التدفئة المستقلة ؛
• سوائل لإعادة تعبئة الولاعات وأسطوانات الغاز بسعة 200 مل إلى 50 لتر.

عادة ما يتم إنتاج الغاز الطبيعي المسال حصريًا للنقل لمسافات طويلة. إذا كانت هناك سعة كافية لتخزين غاز البترول المسال الذي يمكن أن يتحمل ضغط العديد من الأجواء ، عندئذٍ يلزم وجود خزانات مبردة خاصة بالميثان المسال.

معدات تخزين الغاز الطبيعي المسال ذات تقنية عالية وتشغل مساحة كبيرة. إن استخدام هذا الوقود في السيارات ليس مربحًا بسبب التكلفة العالية للأسطوانات. تسير شاحنات LNG على شكل نماذج تجريبية واحدة بالفعل على الطرق ، ولكن في قطاع سيارات الركاب ، من غير المحتمل أن يجد هذا الوقود "السائل" تطبيقًا واسعًا في المستقبل القريب.

يستخدم الميثان المسال كوقود بشكل متزايد في التشغيل:

• قاطرات السكك الحديدية ؛
• السفن البحرية ؛
• النقل النهري.

بالإضافة إلى استخدامها كحاملة طاقة ، يتم استخدام LPG و LNG مباشرة في شكل سائل في مصانع الغاز والبتروكيماويات. يصنعون مواد بلاستيكية مختلفة ومواد أخرى تعتمد على الهيدروكربونات.

تقنيات إنتاج غاز البترول المسال والغاز الطبيعي المسال

لتحويل الميثان من الغاز إلى سائل ، يجب تبريده إلى -163 درجة مئوية. لكن تسييل البروبان والبيوتان بالفعل عند -40 °تبعا لذلك ، تختلف التكنولوجيا والتكاليف اختلافا كبيرا في كلتا الحالتين.

لتر واحد من الغاز الطبيعي المسال حوالي 1.38 متر مكعب. م من مصدر الغاز الطبيعي (يعتمد هذا الرقم على درجة الحرارة والضغط) ، وهو انخفاض في الحجم بنحو 620 مرة

يتم استخدام التقنيات التالية من شركات مختلفة لتسييل الغاز الطبيعي:

• AP-SMR (AP-X ، AP-C3MR) ؛
• تتالي الأمثل
• DMR ؛
• بريكو ؛
• MFC
• GTL وآخرون.

تعتمد جميعها على عمليات الضغط و / أو التبادل الحراري. تتم عملية التميع في المصنع على عدة مراحل ، يتم خلالها ضغط الغاز وتبريده تدريجيًا إلى درجة حرارة الانتقال إلى المرحلة السائلة.

تحضير خليط الغاز

قبل البدء في تسييل الغاز الطبيعي الخام ، يلزم إزالة الماء والهليوم والهيدروجين والنيتروجين ومركبات الكبريت والشوائب الأخرى منه. لهذا ، يتم تطبيق تقنية الامتزاز للتنقية العميقة لمزيج غاز عن طريق تمريره عبر المناخل الجزيئية.

ثم تحدث المرحلة الثانية من إعداد المادة الأولية ، حيث تتم إزالة الهيدروكربونات الثقيلة. ونتيجة لذلك ، يبقى فقط الإيثان والميثان (أو البروبان والبيوتان) الذي يحتوي على أقل من 5٪ من الشوائب في الغاز ، بحيث يمكن تبريد هذا الجزء وتسييله.

يتم التحضير الأولي مع إزالة كل ما هو غير ضروري من الغاز الطبيعي لحماية معدات التبريد من التأثيرات العدوانية للمياه وثاني أكسيد الكربون ومركبات الكبريت ، إلخ.

يسمح لك التجزئة بالتخلص من الشوائب الضارة وتخصيص الغاز الرئيسي فقط للتسييل اللاحق. عند ضغط 1 atm ، تكون درجة حرارة الانتقال إلى الحالة السائلة للميثان -163 درجة مئوية ، والإيثان -88 درجة مئوية ، والبروبان -42 درجة مئوية ، والبيوتان -0.5 درجة مئوية.

فقط هذه الاختلافات في درجة الحرارة تفسر سبب تقسيمها إلى كسور وعندها فقط تقوم بإسالة الغاز الذي يدخل المصنع. لا توجد تقنية تسييل واحدة لجميع أنواع المركبات الهيدروكربونية الغازية. لكل منهم من الضروري بناء وتطبيق خط الإنتاج الخاص بهم.

العملية الرئيسية للتسييل

أساس تحويل الغاز إلى حالة سائلة هو دورة التبريد ، حيث يتم نقل الحرارة عن طريق أحد المبردات أو آخر من وسط بدرجة حرارة منخفضة إلى وسط مع أعلى. هذه العملية متعددة المراحل وتتطلب توافر ضواغط قوية لتوسيع / ​​تقلص الناقل الحراري والمبادلات الحرارية.

تقنيات الضغط عالية التقنية وكثيفة الاستخدام للطاقة ومكلفة ، ولكنها في دورة واحدة تسمح بضغط الغاز على الفور 5-12 مرة

كمبرد في مراحل التسييل المختلفة ، يتم استخدام ما يلي:

• البروبان.
• الميثان.
• الإيثان.
• النيتروجين
• الماء (البحر والمنقى) ؛
• الهواء.

على سبيل المثال ، بالنسبة للتبريد الأساسي للغاز الطبيعي في Yamal-LNG Novatek ، يتم استخدام هواء القطب الشمالي البارد ، مما يسمح بخفض درجة حرارة المادة الأولية بأقل تكلفة على الفور إلى +10 درجة مئوية. وفي أشهر الصيف الحارة ، بدلاً من ذلك ، من المخطط استخدام مياه البحر من المحيط المتجمد الشمالي ، والتي ، بغض النظر عن الوقت من السنة ، على عمق 3-4 درجة مئوية.

في الوقت نفسه ، يتم استخدام النيتروجين الذي يتم الحصول عليه مباشرة على الفور من الهواء كمبرد نهائي في شبه جزيرة يامال. ونتيجة لذلك ، يوفر القطب الشمالي كل ما هو ضروري لإنتاج الغاز الطبيعي المسال - من مصدر الغاز الطبيعي إلى عوامل العمل المستخدمة في عملية التميع.

يتم تسييل البروبان بطريقة مماثلة للميثان. مطلوب فقط درجات حرارة تبريد أقل بكثير - ناقص 42 درجة مئوية مقابل ناقص 163 درجة مئوية. لذلك التميع غاز لخزانات الغاز تكلف عدة مرات أقل ، ولكن غاز البترول المسال الناتج من البروبان البوتان نفسه أقل في الطلب في السوق.

النقل والتخزين

يتم نقل الحجم الكامل للغاز الطبيعي المسال تقريبًا بواسطة ناقلات غاز بحر كبيرة من ساحل إلى آخر. النقل عن طريق البر محدود بسبب الحاجة إلى الحفاظ على درجة حرارة "الوقود الأزرق السائل" عند قيم حوالي -160 درجة مئوية ، وإلا يبدأ الميثان في التحول إلى حالة غاز ويصبح متفجرًا.

تستخدم الأسطوانات من 5 إلى 50 لترًا مع ضغط داخلي يصل إلى 1.5-2 ميجا باسكال وقدرات خزان أكبر مصممة لـ 5-17 ميجا باسكال لنقل غاز البترول المسال

الضغط في خزان الغاز الطبيعي المسال قريب من الغلاف الجوي. ومع ذلك ، إذا ارتفعت درجة حرارة الميثان السائل فوق -160 درجة مئوية ، فسيبدأ في التحول من السائل إلى الغاز. ونتيجة لذلك ، سيبدأ الضغط في الخزان في الارتفاع ، مما يشكل خطرًا خطيرًا. لذلك ، تم تجهيز ناقلات لنقل الغاز الطبيعي المسال بتركيبات للحفاظ على درجات حرارة منخفضة وطبقة قوية من عازل الحرارة.

يتم إعادة تحويل غاز البترول المسال إلى غاز مباشرة في خزان الغاز. ويتم إعادة تحويل الغاز الطبيعي المسال إلى مصانع صناعية خاصة بدون وصول إلى الأكسجين. في الفيزياء ، يتحول غاز الميثان السائل تدريجياً إلى غاز عند درجة حرارة موجبة. ومع ذلك ، إذا حدث هذا مباشرة في الهواء خارج ظروف خاصة ، فستؤدي هذه العملية إلى انفجار.

بعد تسييل الغاز الطبيعي على شكل غاز طبيعي مسال في المصنع ، يتم نقله ، ثم يتم تحويله مرة أخرى في المصنع (إعادة التحويل فقط) إلى حالة غازية لمزيد من الاستخدام.

آفاق الهيدروجين المسال

بالإضافة إلى التسييل المباشر والاستخدام في هذا الشكل ، يمكن أيضًا الحصول على حامل طاقة آخر ، الهيدروجين ، من الغاز الطبيعي. الميثان هو CH₄البروبان ج₃ن₈لكن البيوتان C₄ن₁₀.

يوجد مكون الهيدروجين في جميع أنواع الوقود الأحفوري ، تحتاج فقط إلى تسليط الضوء عليه.

المزايا الرئيسية للهيدروجين هي صداقة البيئة وانتشارها في الطبيعة ، ومع ذلك ، فإن ارتفاع سعر تسييلها وخسائرها بسبب التبخر المستمر يبطل هذه المزايا عمليًا

من أجل نقل الهيدروجين من حالة غاز إلى سائل ، يجب تبريده إلى -253 درجة مئوية. لهذا ، يتم استخدام أنظمة التبريد متعددة المراحل ووحدات الضغط / التمدد. في حين أن هذه التقنيات مكلفة للغاية ، ولكن يتم العمل على تقليل تكلفتها.

نوصي أيضًا بقراءة مقالتنا الأخرى ، حيث وصفنا بالتفصيل كيفية صنع مولد الهيدروجين لمنزلك بيديك. مزيد من التفاصيل - اذهب عن طريق الرابط.

أيضا ، على عكس غاز البترول المسال والغاز الطبيعي المسال ، الهيدروجين المسال أكثر قابلية للانفجار. يعطي أصغر تسرب فيما يتعلق بالأكسجين خليطًا من الغاز والهواء ، والذي يشعل من أدنى شرارة. ولا يمكن تخزين الهيدروجين السائل إلا في حاويات مبردة خاصة. لا يزال هناك الكثير من سلبيات وقود الهيدروجين.

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

كيفية إنتاج الغاز المسال ولماذا يتم تسييله:

كل شيء عن الغازات المسيلة:

هناك العديد من تقنيات تسييل الغاز. لديهم خاصة بهم للميثان ، ولديهم لبروبان البيوتان. في نفس الوقت ، من الأرخص الحصول على غاز البترول المسال ، ومن الأسهل والأكثر أمانًا النقل / التخزين. الحصول على غاز الميثان LNG هو عملية أكثر تكلفة وتعقيدًا. بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب إعادة تغويزها معدات متخصصة. في الوقت نفسه ، هناك طلب متزايد على الميثان في السوق اليوم ، لذلك يتم تسييله بكميات كبيرة.

هل لديك أسئلة توضيحية أو رأي خبير في موضوع تسييل الغاز؟ ربما لديك شيء لتضيفه إلى ما سبق. لا تتردد في طرح و / أو التعليق على المقالة في المربع أدناه.