Как и защо втечнен газ: технология на производство и обхват на използване на втечнен газ

Технологиите, свързани с добива, транспортирането и преработката на природен газ, се развиват бързо. И мнозина днес са чували съкращенията LNG (LPG) и LPG (LNG). Почти всеки друг ден горивото за природен газ се споменава в новините в един или друг контекст.

Но, трябва да признаете, за да имате ясно разбиране за случващото се, е важно първоначално да разберете как се втечнява газта, защо това се прави и какви ползи дава или не дава. И в този въпрос има много нюанси.

За втечняване на газообразни въглеводороди се изграждат големи високотехнологични инсталации. След това внимателно ще разберем: защо всичко това е необходимо и как се случва.

Защо втечняване на природен газ?

Синьото гориво се извлича от недрата на земята като смес от метан, етан, пропан, бутан, хелий, азот, сероводород и други газове, както и техните различни производни.

Някои от тях се използват в химическата промишленост, а някои се изгарят в котли или турбини, за да генерират топлина и електричество. Плюс това, част от извлеченото се използва като гориво за газови двигатели.

Изчисленията на газовата промишленост показват, че ако трябва да се доставя синьо гориво на разстояние 2500 км или повече, тогава в втечнен вид често е по-изгодно да се направи това, отколкото чрез тръбопровод

Основната причина за втечняване на природен газ е опростяването на транспортирането му на дълги разстояния. Ако потребителят и кладенецът за газово гориво са разположени на земя близо един до друг, е по-лесно и по-изгодно да се постави тръба между тях. Но в някои случаи изграждането на магистрала е твърде скъпо и проблематично поради географските нюанси. Затова прибягват до различни технологии за производство на ВПГ или пропан-бутан в течна форма.

Икономика и сигурност на транспорта

След като газът се втечнява, той вече се изпомпва под формата на течност в специални контейнери за транспортиране по море, река, път и / или железопътна линия.В този случай технологично втечняване е доста скъп процес от енергийна гледна точка.

В различни инсталации това отнема до 25% от първоначалния обем на горивото. Тоест, за да генерирате енергията, необходима на технологията, трябва да изгорите до 1 тон ВПГ за всеки три тона от нея в завършен вид. Но природният газ сега е в голямо търсене, всичко се отплаща.

В течен вид метан (пропан-бутан) заема 500-600 пъти по-малък обем, отколкото в газообразно състояние

Докато природният газ е в течно състояние, той е негорим и не експлозивен. Само след изпаряване по време на регализация, получена газова смес се оказва подходящ за изгаряне в котлии котлони за готвене. Следователно, ако ВПГ или пропан-бутан се използват като въглеводородно гориво, те трябва да се прекалифицират.

Използване в различни области

Най-често термините „втечнен газ“ и „втечнен газ“ се споменават в контекста на транспортирането на въглеводородна енергия. Тоест, възниква първо производството на синьо гориво, а след това превръщането му в пропан-бутан или втечнен природен газ. След това получената течност се транспортира и след това отново се връща в газообразно състояние за едно или друго приложение.

LHG (втечнен нефтен газ) за 95% и повече се състои от пропан-бутанова смес, а LNG (втечнен природен газ) за 85–95% метан. Това са сходни и коренно различни видове гориво.

LPG от пропан-бутан се използва главно като:

• гориво за газови двигатели;
• гориво за инжектиране в газови резервоари на автономни отоплителни системи;
• течности за зареждане на запалки и газови бутилки с вместимост от 200 мл до 50 литра.

ВПГ обикновено се произвежда изключително за транспорт на дълги разстояния. Ако има достатъчно капацитет за съхранение на пропан-бутан, който може да издържи налягане от няколко атмосфери, тогава за втечнен метан са необходими специални криогенни резервоари.

Оборудването за съхранение на втечнен природен газ е високо технологично и заема много място. Използването на такова гориво в автомобилите не е изгодно поради високата цена на цилиндрите. Камионите за втечнен природен газ под формата на единични експериментални модели вече се движат по пътищата, но в сегмента на леките автомобили това „течно“ гориво е малко вероятно да намери широко приложение в близко бъдеще.

Втечнения метан като гориво сега все повече се използва в експлоатация:

• железопътни локомотиви;
• морски съдове;
• речен транспорт.

Освен че се използват като енергиен носител, пропан-бутан и втечнен природен газ също се използват директно в течна форма в газови и нефтохимични инсталации. Те правят различни пластмаси и други материали на основата на въглеводороди.

Технологии за производство на пропан-бутан и втечнен природен газ

За да превърне метана от газ в течност, той трябва да бъде охладен до -163 ° C. Но пропан-бутанът се втечнява вече при -40 °В. Съответно технологията и разходите са много различни в двата случая.

Един литър втечнен природен газ е приблизително 1,38 кубически метра. m от източника на природен газ (тази цифра зависи от температурата и налягането), намаляване на обема около 620 пъти

Следните технологии от различни компании се използват за втечняване на природен газ:

• AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
• Оптимизирана каскада
• DMR;
• PRICO;
• MFC;
• GTL et al.

Всички те са базирани на процесите на компресия и / или топлообмен. Операцията по втечняване се извършва в централата на няколко етапа, по време на които газът се компресира постепенно и се охлажда до температурата на прехода към течната фаза.

Приготвяне на газова смес

Преди да започнете да втечнявате суров природен газ, е необходимо да отстраните от него вода, хелий, водород, азот, серни съединения и други примеси. За това обикновено се прилага адсорбционната технология за дълбоко пречистване на газова смес, като я пропуска през молекулни сита.

Тогава настъпва вторият етап на приготвяне на суровината, по време на който се отстраняват тежки въглеводороди. В резултат на това в газа остават само етан и метан (или пропан и бутан) с по-малко от 5% примеси, така че тази фракция може да започне да се охлажда и втечнява.

Първоначалната подготовка с отстраняването на всички ненужни от природния газ се извършва за защита на хладилната техника от агресивното въздействие на вода, въглероден диоксид, серни съединения и др.

Фракционирането ви позволява да се отървете от вредните примеси и да отделите само основния газ за последващо втечняване. При налягане от 1 атм температурата на прехода към течно състояние за метан е -163 ° С, за етан -88 ° С, за пропан -42 ° С и за бутан -0,5 ° С.

Точно тези температурни разлики обясняват причината, поради която те се разделят на фракции и едва тогава те втечняват газа, влизащ в инсталацията. Няма единна технология за втечняване за всички видове газообразни въглеводородни съединения. За всеки от тях е необходимо да се изгради и приложи собствена производствена линия.

Основният процес на втечняване

Основата за превръщане на газ в течно състояние е хладилният цикъл, по време на който топлината се прехвърля от един или друг хладилен агент от среда с ниска температура в среда с по-висока. Този процес е многостъпален и изисква наличието на мощни компресори за разширяване / свиване на топлоносителя и топлообменниците.

Технологиите за компресиране са високотехнологични, енергоемки и скъпи, но в един цикъл позволяват незабавно компресиране на газ 5–12 пъти

Като хладилен агент на различни етапи на втечняване се използват следните:

• пропан;
• метан;
• етан;
• азот;
• вода (морска и пречистена);
• въздухът.

Например, за първичното охлаждане на природния газ в Yamal-LNG Novatek се използва хладен арктически въздух, който позволява понижаване на температурата на суровината с минимални разходи веднага до +10 ° С. А в горещите летни месеци вместо него се планира да се използва морска вода от Северния ледовит океан, която, независимо от времето на годината, е на дълбочина 3-4 ° C.

В същото време азотът, получен директно на място от въздуха, се използва като краен хладилен агент на полуостров Ямал. В резултат Арктика осигурява всичко необходимо за производството на ВПГ - от източника на природен газ до работещите агенти, използвани в процеса на втечняване.

Пропанът се втечнява по подобен начин на метана. Изискват се само температури на охлаждане, които са много по-ниски - минус 42 ° C срещу минус 163 ° C. Следователно втечняване газ за резервоари за газ струва няколко пъти по-малко, но полученият пропан-бутан LPG сам по себе си е по-малко търсен на пазара.

Транспорт и съхранение

Почти целият обем СПГ се транспортира от големи морски танкери от един бряг до друг. Транспортирането по суша е ограничено от необходимостта да се поддържа температурата на "течното синьо гориво" при стойности около -160 ° C, в противен случай метанът започва да се превръща в състояние на газ и става взривоопасен.

Цилиндри от 5–50 литра с вътрешно налягане до 1,5–2 MPa и по-голям капацитет на резервоара, проектирани за 5–17 MPa се използват за транспортиране на пропан-бутан

Налягането в резервоара за втечнен природен газ е близко до атмосферното. Ако обаче температурата на течния метан се повиши над -160 ° C, тогава той ще започне да се превръща от течен в газ. В резултат на това налягането в резервоара ще започне да се повишава, което представлява сериозна опасност. Затова танкерите за транспортиране на ВПГ са оборудвани с инсталации за поддържане на ниски температури и мощен слой топлоизолатор.

Пропан-бутанът се прекалява в газ директно в резервоара за газ. А регасификацията на ВПГ се извършва в специални промишлени предприятия без достъп на кислород. Във физиката течният метан постепенно се превръща в газ при положителна температура. Ако обаче това се случи директно във въздуха извън специални условия, тогава такъв процес ще доведе до експлозия.

След като природният газ под формата на втечнен природен газ се втечнява в инсталацията, той се транспортира и след това отново в инсталацията (само регазификация) се превръща обратно в газообразно състояние за по-нататъшна употреба.

Перспективи за втечнен водород

В допълнение към директното втечняване и използването в тази форма, още един енергиен носител, водород, може да се получи от природен газ. Метанът е СН₄пропан С₃Н₈но бутан С₄Н₁₀.

Водородният компонент присъства във всички тези изкопаеми горива, просто трябва да го подчертаете.

Основните предимства на водорода са екологичността и широкото разпространение в природата, но високата цена на втечняването му и загубите, дължащи се на постоянно изпарение, практически отричат ​​тези предимства

За да се прехвърли водород от газово състояние в течност, той трябва да се охлади до -253 ° C. За това се използват многостепенни системи за охлаждане и агрегати за компресия / разширяване. Макар че подобни технологии са твърде скъпи, но се работи за намаляване на разходите им.

Препоръчваме ви също да прочетете нашата друга статия, в която подробно описахме как да направите водороден генератор за вашия дом със собствените си ръце. Повече подробности - отидете чрез връзка.

Също така, за разлика от пропан-бутан и втечнен природен газ, втечният водород е много по-експлозивен. Най-малкото изтичане във връзка с кислород дава газо-въздушна смес, която се запалва от най-малката искра. А съхранението на течен водород е възможно само в специални криогенни контейнери. Все още има твърде много минуси от водородно гориво.

Изводи и полезно видео по темата

Как се получава втечнен газ и защо той се втечнява:

Всичко за втечнените газове:

Има няколко технологии за втечняване на газ. Те имат свои собствени за метан, и свои за пропан-бутан. В същото време е по-евтино да се снабдявате с пропан-бутан, а транспортирането / складирането е по-лесно и безопасно. Получаването на метан ВПГ е по-скъп и сложен процес. Плюс това, нейната повторна регистрация изисква специализирано оборудване. В същото време метанът е по-търсен на пазара днес, така че той се втечнява много в големи обеми.

Имате ли уточняващи въпроси или експертно мнение по темата за втечняване на газ? Може би имате нещо, което да добавите към горното. Не се колебайте да попитате и / или да коментирате статията в полето по-долу.