Hogyan és miért cseppfolyósított gáz: a gyártási technológia és a cseppfolyósított gáz felhasználási lehetőségei

A földgáz kitermelésével, szállításával és feldolgozásával kapcsolatos technológiák gyorsan fejlődnek. És ma sokan hallották az LNG (LPG) és az LPG (LNG) rövidítéseket. Szinte minden más nap a földgázüzemanyagot egy vagy másik összefüggésben említik a hírek.

De el kell ismernie, hogy ahhoz, hogy tisztán megértsük, mi történik, fontos, hogy kezdetben megértsük, hogyan cseppfolyósítják a gázt, miért történik ez, és milyen előnyöket nyújt vagy nem. És sok árnyalattal rendelkezik ebben a kérdésben.

A gáznemű szénhidrogének cseppfolyósításához nagy csúcstechnológiájú erőművek épülnek. Ezután gondosan megértjük: miért van szükség mindezre és hogyan történik ez.

Miért cseppfolyósítani a földgázt?

A kék tüzelőanyagot a föld béléből metán, etán, propán, bután, hélium, nitrogén, hidrogén-szulfid és más gázok, valamint ezek különféle származékai keverékével nyerik ki.

Néhányat a vegyiparban használják, másokat kazánokban vagy turbinákban égetnek el hő és villamos energia előállítására. Ráadásul a kinyert anyag egy részét gázmotor üzemanyagként használják fel.

A gázipar számításai azt mutatják, hogy ha a kék üzemanyagot legalább 2500 km távolságra kell szállítani, akkor cseppfolyósított formában gyakran jövedelmezőbb ezt megtenni, mint csővezetéken keresztül.

A földgáz cseppfolyósításának fő oka a nagy távolságokon történő szállítás egyszerűsítése. Ha a fogyasztó és a gázüzem kút szárazföldön helyezkedik el, könnyebb és jövedelmezőbb cső fektetése közöttük. De bizonyos esetekben az autópálya építése túl drága és problematikus a földrajzi árnyalatok miatt. Ezért különféle technológiákat alkalmaznak folyékony LNG vagy PB-gáz előállítására.

Gazdaság és közlekedésbiztonság

A gáz cseppfolyósítása után már folyadék formájában pumpálják azt speciális tartályokba tengeri, folyami, közúti és / vagy vasúti szállításra.Ebben az esetben technológiai szempontból a cseppfolyósítás energia szempontjából meglehetősen költséges folyamat.

Különböző üzemekben ez a kezdeti üzemanyagmennyiség 25% -át teszi ki. Vagyis ahhoz, hogy a technológiához szükséges energiát előállítsák, minden tonna készterméknél legfeljebb 1 tonna LNG-t kell égetnie. De a földgáz iránti igény nagy, minden kifizetődik.

Cseppfolyósított formában a metán (propán-bután) 500-600-szor kisebb térfogatot foglal el, mint gáznemű állapotban

Miközben a földgáz folyékony állapotban van, nem éghető és nem robbanásveszélyes. Csak az újbóli elosztás során végzett bepárlás után nyerik gázkeverék kiderül, hogy alkalmas a belégzésre kazánokés főzőlapok. Ezért ha LNG-t vagy PB-gázt használnak szénhidrogén üzemanyagként, akkor ezeket újra meg kell gázolni.

Különböző területeken használható

Leggyakrabban a „cseppfolyósított gáz” és a „cseppfolyósított gáz” kifejezéseket említik a szénhidrogénenergia szállítása kapcsán. Vagyis a kék tüzelőanyag előállítása először megtörténik, majd azt átalakítják PB-gázzá vagy LNG-ként. Ezután a kapott folyadékot szállítják, majd ismét visszatérnek gáznemű állapotba egy vagy másik alkalmazás céljából.

Az LHG (cseppfolyósított kőolajgáz) legalább 95% -ban propán-bután keverékből, LNG (cseppfolyósított földgáz) 85–95% metánból áll. Ezek hasonló és gyökeresen eltérő üzemanyagtípusok.

Propán-butánból származó PB-gázt főleg:

• gázmotor üzemanyag;
• üzemanyag befecskendezésére autonóm fűtési rendszerek gáztartályaiba;
• folyadékok öngyújtók és gázpalackok utántöltésére, 200–50 liter űrtartalommal.

Az LNG-t általában kizárólag távolsági szállításra állítják elő. Ha elegendő kapacitású olyan LPG tárolására, amely több atmoszférában képes ellenállni, akkor a cseppfolyósított metánhoz speciális kriogén tartályokra van szükség.

Az LNG-tároló berendezések rendkívül technológiai jellegűek és sok helyet foglalnak el. Az ilyen üzemanyag használata autókban nem jövedelmező a hengerek magas költsége miatt. Az egyszeres kísérleti modellek formájában elterjedt LNG-teherautók már haladnak az utakon, de a személygépjármű-szegmensben ez a „folyékony” üzemanyag valószínűleg nem fog széles körben alkalmazni a közeljövőben.

A cseppfolyósított metánt mint üzemanyagot egyre inkább használják üzemben:

• vasúti mozdonyok;
• tengeri hajók;
• folyami szállítás.

Amellett, hogy energiahordozóként használják, az LPG-t és az LNG-t közvetlenül folyékony formában is használják a gáz- és petrolkémiai üzemekben. Különböző műanyagokat és más szénhidrogén alapú anyagokat gyártanak.

LPG és LNG előállításának technológiái

A metán gázból folyadékká történő átalakításához –163 ° C-ra kell lehűteni. A propán-bután már -40 ° C-on cseppfolyósul °C. Ennek megfelelően a technológia és a költségek mindkét esetben nagyon különböznek.

Egy liter LNG körülbelül 1,38 köbméter. m földgáz forrásától (ez az érték hőmérséklettől és nyomástól függ), a térfogat kb. 620-szor csökken

A földgáz cseppfolyósításához a különböző vállalatok alábbi technológiáit használják:

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

Mindegyik a kompressziós és / vagy hőcserélő folyamatokon alapul. A cseppfolyósítási művelet az üzemben több szakaszban zajlik, amelynek során a gázt fokozatosan összenyomják és lehűtik a folyadékfázisra való átmenet hőmérsékletére.

Gázkeverék készítése

A nyers földgáz cseppfolyósítása elõtt távolítsa el a vizet, héliumot, hidrogént, nitrogént, kénvegyületeket és egyéb szennyezõdéseket. Ennek érdekében a gázkeverék mély tisztításának adszorpciós technológiáját általában úgy alkalmazzák, hogy molekuláris szitán átvezetik.

Ezután az alapanyag előkészítésének második lépése megtörténik, amelynek során a nehéz szénhidrogéneket eltávolítják. Ennek eredményeként csak 5% -nál kevesebb szennyeződéssel rendelkező etán és metán (vagy propán és bután) marad a gázban, így ez a frakció megkezdi a lehűlést és cseppfolyósodást.

Az első előkészítést, a földgázból az összes felesleges eltávolításával, a hűtőberendezéseket megvédik a víz, szén-dioxid, kénvegyületek stb. Agresszív hatásaitól.

A frakcionálás lehetővé teszi, hogy megszabaduljon a káros szennyeződésektől, és csak a fő gázt allokálja a későbbi cseppfolyósításhoz. 1 atm nyomáson a metán folyadékáramú hőmérséklete -163 ° С, etán -88 ° С, a propán -42 ° С és a bután -0,5 ° С.

Csak ezek a hőmérsékleti különbségek magyarázatot adnak arra, hogy miért osztják frakciókba, és csak akkor cseppfolyósítják az üzembe jutó gázt. Nincs egyetlen cseppfolyósítási technológia az összes gáznemű szénhidrogénvegyület esetében. Mindegyik számára meg kell építeni és alkalmazni kell a saját gyártósort.

A cseppfolyósítás fő folyamata

A gáz folyékony állapotba történő átalakításának alapja a hűtési ciklus, amelynek során a hőt egyik vagy másik hűtőközeg továbbítja az alacsony hőmérsékletű közegből a magasabb hőmérsékletű közegbe. Ez a folyamat többlépcsős és nagy teljesítményű kompresszorok rendelkezésre állását igényli a hőhordozó és a hőcserélők kibővítéséhez / összehúzódásához.

A kompressziós technológiák csúcstechnológiájúak, energiaigényesek és költségesek, de egy ciklusban lehetővé teszik a gáz azonnali összenyomását 5–12-szer

A cseppfolyósítás különböző szakaszaiban alkalmazott hűtőközegként a következőket használják:

• propán;
• metán;
• etán;
• nitrogén;
• víz (tenger és tisztított);
• a levegő.

Például a földgáz primer hűtésére a Yamal-LNG Novateknél hűvös sarkvidéki levegőt használnak, amely lehetővé teszi az alapanyag hőmérsékletét minimális költségekkel azonnal +10 ° C-ra. A forró nyári hónapokban helyette a Jeges-tenger tengervízét tervezik használni, amely az évszaktól függetlenül 3-4 ° C-os mélységben van.

Ugyanakkor a közvetlen helyszínen a levegőből nyert nitrogént használják végső hűtőközegként a Jamali-félszigeten. Ennek eredményeként az Északi-sarkvidék mindent megtesz az LNG előállításához - a földgáz forrásától a cseppfolyósítási folyamatban használt munkaanyagokig.

A propánt a metánhoz hasonló módon cseppfolyósítják. Kizárólag hűtési hőmérsékletekre van szükség ahhoz, hogy alacsonyabb - mínusz 42 ° C és mínusz 163 ° C között legyen. Ezért cseppfolyósítás gáz gáztartályokhoz többször olcsóbb, de az így előállított propán-bután PB-gáz kevésbé van igény a piacon.

Szállítás és tárolás

Az LNG szinte teljes mennyiségét nagy tengeri gázszállító tartályhajók szállítják az egyik partról a másikra. A szárazföldi szállítást korlátozza annak szükségessége, hogy a "folyékony kék tüzelőanyag" hőmérsékletet körülbelül -160 ° C-on tartsák, különben a metán gázállapotba fordul és robbanásveszélyesvé válik.

Az LPG szállításához 5–50 literes hengereket, 1,5–2 MPa belső nyomással és nagyobb tartálykapacitással, 5–17 MPa-ig tervezték.

Az LNG-tartályban a nyomás megközelíti a légköri nyomást. Ha azonban a folyékony metán hőmérséklete -160 ° C fölé emelkedik, akkor folyadékról gázra fordul. Ennek eredményeként a tartályban a nyomás emelkedni kezd, ami komoly veszélyt jelent. Ezért az LNG-szállító tartályhajók alacsony hőmérsékletet fenntartó berendezésekkel és erős hőszigetelő réteggel vannak felszerelve.

Az LPG-t gázosítják közvetlenül a gáztartályban. Az LNG újragázosítását speciális ipari üzemekben végezzük, oxigén hozzáférés nélkül. A fizikában a folyékony metán fokozatosan gázzá alakul pozitív hőmérsékleten. Ha azonban ez közvetlenül a levegőben történik, különleges körülményeken kívül, akkor egy ilyen eljárás robbanást okozhat.

Miután LNG-ben lévő földgázt cseppfolyósítottak az üzemben, szállítják, majd az üzemben (csak újragázosítással) visszaveszik gáznemű állapotba további felhasználás céljából.

A cseppfolyósított hidrogén kilátásai

A közvetlen cseppfolyósításon és az ilyen formájú felhasználáson kívül egy további energiahordozó, hidrogén is előállítható földgázból. A metán CH₄propán C₃H₈de bután C₄H₁₀.

A hidrogénkomponens jelen van minden ilyen fosszilis üzemanyagban, csak ki kell emelnie.

A hidrogén fő előnye a környezetbarát jelleg és a természetben elterjedt előfordulása, azonban a cseppfolyósítás magas ára és az állandó párolgás miatti veszteségek ezeket az előnyöket gyakorlatilag érvénytelenítik.

Annak érdekében, hogy a hidrogént gázállapotból folyadékba vihessék, -253 ° C-ra kell lehűteni. Ehhez többlépcsős hűtőrendszereket és kompressziós / expanziós egységeket használnak. Míg az ilyen technológiák túl drágák, de megtörténik a költségek csökkentése.

Azt is javasoljuk, hogy olvassa el a másik cikket, amelyben részletesen leírtuk, hogyan lehet saját kezűleg hidrogéngenerátort készíteni otthona számára. További részletek - menj link alapján.

Az LPG-vel és az LNG-vel ellentétben a cseppfolyósított hidrogén sokkal robbanékonyabb. Az oxigénnel kapcsolatos legkisebb szivárgás gáz-levegő keveréket eredményez, amely a legkisebb szikra után meggyullad. A folyékony hidrogén tárolása csak speciális kriogén tartályokban lehetséges. Még mindig túl sok a hidrogén-üzemanyag hátránya.

Következtetések és hasznos videó a témáról

Hogyan állíthatunk elő cseppfolyósított gázt és miért cseppfolyósítjuk?

Mindent a cseppfolyósított gázokról:

Számos gáz cseppfolyósítási technológia létezik. Nekik van a metánra és a propán-butánra. Ugyanakkor olcsóbb beszerezni az LPG-t, és könnyebb és biztonságosabb szállítani / tárolni. A metán-LNG előállítása drágább és összetettebb folyamat. Ezenkívül újbóli elkészítéséhez speciális berendezéseket igényel. Ugyanakkor a metán iránti kereslet a piacon manapság nagyobb, így nagy mennyiségben cseppfolyósítják.

Van tisztázó kérdése vagy szakértői véleménye a gáz-cseppfolyósítás témájában? Talán van még valami, amit hozzá lehet adni a fentiekhez. Nyugodtan kérdezze meg és / vagy kommentálja a cikket az alábbi mezőben.