כיצד ומדוע גז נוזלי: טכנולוגיית ייצור והיקף השימוש בגז נוזלי

טכנולוגיות הקשורות למיצוי, תחבורה ועיבוד גז טבעי מתפתחות במהירות. ורבים כיום שמעו את הקיצורים LNG (LPG) ו- LPG (LNG). כמעט בכל יום אחר מוזכר דלק גז טבעי בחדשות בהקשר זה או אחר.

אבל, עליכם להודות, על מנת שתהיה לכם הבנה ברורה של המתרחש, חשוב להבין תחילה כיצד נוזל גז, מדוע הדבר נעשה ומה היתרונות שהוא נותן או אינו נותן. ויש הרבה ניואנסים בעניין זה.

כדי להעביר פחמימנים גזים נוזלים, נבנים מפעלי היי-טק גדולים. בשלב הבא נבין היטב: מדוע כל זה נחוץ ואיך זה קורה.

מדוע גז טבעי נוזלי?

דלק כחול מופק ממעי האדמה כתערובת של מתאן, אתאן, פרופאן, בוטאן, הליום, חנקן, מימן גופרתי וגזים אחרים, כמו גם הנגזרות השונות שלהם.

חלקם משמשים בתעשייה הכימית, וחלקם נשרפים בדודים או בטורבינות לייצור חום וחשמל. בנוסף, חלק מהמצוי משמש כדלק של מנוע גז.

החישובים של תעשיית הגז מראים שאם צריך לספק דלק כחול במרחק של 2500 ק"מ ומעלה, אז בצורה נוזלית לרוב משתלם יותר לעשות זאת מאשר בצנרת.

הסיבה העיקרית לניזול הגז הטבעי היא הפשט של הובלתו לאורך מרחקים ארוכים. אם הצרכן ובאר הדלק ממוקמים על קרקע קרוב אחד לשני, קל ורווחי יותר להניח ביניהם צינור. אך בחלק מהמקרים, בניית כביש היא יקרה ובעייתית מדי בגלל ניואנסים גיאוגרפיים. לכן הם פונים לטכנולוגיות שונות לייצור LNG או LPG בצורה נוזלית.

ביטחון כלכלי ותעבורה

לאחר שהגז נוזל, הוא כבר נשאב בצורה של נוזלים למכלים מיוחדים להובלה בדרך ים, נהר, דרך ו / או מסילה.במקרה זה, מבחינה טכנולוגית, נזילות היא תהליך יקר למדי מבחינה אנרגטית.

במפעלים שונים זה לוקח עד 25% מנפח הדלק הראשוני. כלומר, כדי לייצר את האנרגיה הדרושה לטכנולוגיה, עליכם לשרוף עד 1 טון LNG עבור כל שלוש טונות ממנו בצורה מוגמרת. אולם כעת מבוקשים גז טבעי, הכל משתלם.

בצורה נוזלית, מתאן (פרופאן-בוטאן) תופס נפח קטן פי 500-600 מאשר במצב הגזי

בעוד הגז הטבעי נמצא במצב נוזלי, הוא אינו דליק ולא מתפרץ. רק לאחר האידוי במהלך הצינון, הושג תערובת גז מסתבר שהוא מתאים לשריפה פנימה דוודיםוכיריים לבישול. לכן, אם LNG או LPG משמשים כדלק פחמימני, יש לשנות אותם מחדש.

השתמש בתחומים שונים

לרוב מוזכרים המונחים "גז נוזלי" ו"גז נוזלי "בהקשר של הובלת אנרגיה פחמימנית. כלומר, הייצור הראשון של דלק כחול מתרחש, ואז ההמרה שלו ל- LPG או LNG. בשלב הבא מועבר הנוזל המתקבל ואז מוחזר שוב למצב הגזי ליישום כזה או אחר.

LHG (גז נפט נוזלי) עבור 95% ומעלה מורכב מתערובת פרופאן-בוטאן, ו- LNG (גז טבעי נוזלי) עבור 85-95% מתאן. אלה סוגים דומים ושונים באופן קיצוני.

גפ"מ מפרופן-בוטאן משמש בעיקר כ:

• דלק מנוע דלק;
• דלק להזרקה למיכלי גז של מערכות חימום אוטונומיות;
• נוזלים לתדלוק מציתים ובלילי גז בהספק של 200 מ"ל עד 50 ליטר.

LNG מיוצר בדרך כלל אך ורק להובלה למרחקים ארוכים. אם יש מספיק קיבולת לאחסון גפ"מ שיכול לעמוד בלחץ של כמה אטמוספרות, אז לממתן נוזלי נדרשים טנקים קריוגניים מיוחדים.

ציוד אחסון LNG הוא טכנולוגי ביותר ותופס מקום רב. השימוש בדלק כזה במכוניות אינו רווחי בגלל העלות הגבוהה של הצילינדרים. משאיות LNG בצורת דגמים ניסיוניים יחידים כבר נעות על הכבישים, אך בקטע של מכונית הנוסעים סביר להניח כי דלק "נוזלי" זה לא ימצא שימוש רחב בעתיד הקרוב.

מתאן מנוזל כדלק משמש כיום יותר ויותר בפעולה:

• קטרי רכבת;
• כלי ים;
• תחבורה נהר.

בנוסף לשמש כמוביל אנרגיה, גפ"מ ו- LNG משמשים גם ישירות בצורה נוזלית במפעלים גז ופטרוכימיה. הם מייצרים פלסטיקים שונים וחומרים מבוססי פחמימנים אחרים.

טכנולוגיות לייצור גפ"מ ו- LNG

כדי להמיר מתאן מגז לנוזל, יש לקרר אותו ל -163 מעלות צלזיוס. אבל נוזלים של פרופאן-בוטן כבר ב -40 °ג. בהתאם, הטכנולוגיה והעלויות שונים מאוד בשני המקרים.

ליטר אחד של LNG הוא כ- 1.38 קוב. מ 'ממקור הגז הטבעי (נתון זה תלוי בטמפרטורה ולחץ), ירידה בנפח של כ 620 פעמים

הטכנולוגיות הבאות של חברות שונות משמשות להפצת גז טבעי:

• AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
• מפל מיטוב
• DMR;
• PRICO;
• MFC
• GTL ואח '.

כולם מבוססים על תהליכי דחיסה ו / או חילופי חום. פעולת הזילוף מתבצעת במפעל במספר שלבים, שבמהלכם נדחס את הגז בהדרגה ומקורר לטמפרטורת המעבר לשלב הנוזל.

הכנת תערובת גז

לפני שמתחילים להזיל גז טבעי גולמי, הוא נדרש להסיר ממנו מים, הליום, מימן, חנקן, תרכובות גופרית ושאר זיהומים. לשם כך מיושמת בדרך כלל טכנולוגיית הספיחה של טיהור עמוק של תערובת גז על ידי העברתה דרך מסננות מולקולריות.

ואז מתרחש השלב השני של הכנת החומר הזורם, שבמהלכו מוסרים פחמימנים כבדים. כתוצאה מכך, רק אתאן ומתאן (או פרופאן ובוטאן) עם פחות מ -5% זיהומים נותרו בגז, כך שניתן יהיה להתחיל בקירור ובנוזל של חלק זה.

הכנה ראשונית עם פינוי כל המיותר מהגז הטבעי נעשית על מנת להגן על ציוד קירור מפני ההשפעות האגרסיביות של מים, פחמן דו חמצני, תרכובות גופרית וכו '.

שבר מאפשר לך להיפטר מזיהומים מזיקים ולהקצות רק את הגז העיקרי לניזול לאחר מכן. בלחץ של 1 אטמוספירה, טמפרטורת המעבר למצב הנוזל עבור מתאן היא -163 ° С, עבור אתאן -88 ° С, לפרופאן -42 ° С, ולבוטאן -0.5 ° С.

רק הבדלי הטמפרטורה הללו מסבירים את הסיבה שבגללה הם מחולקים לשברים ורק אז הם מחלים את הגז שנכנס למפעל. אין טכנולוגית נזילה אחת לכל סוגי תרכובות הפחמימנים הגזים. לכל אחד מהם יש צורך לבנות ולהחיל קו ייצור משלו.

התהליך העיקרי של נזילות

הבסיס להמרת גז למצב נוזלי הוא מחזור הקירור, במהלכו החום מועבר על ידי קירור כזה או אחר ממדיום עם טמפרטורה נמוכה למדיום עם אחד גבוה יותר. תהליך זה הוא רב שלבי ודורש זמינות של מדחסים חזקים להתרחבות / התכווצות של מוביל החום ומחליפי החום.

טכנולוגיות דחיסה הן הייטקיות, עתירות אנרגיה ויקרות, אך במחזור אחד הן מאפשרות לדחוס גזים באופן מיידי 5-12 פעמים

כחומר קירור בשלבים שונים של נוזלים, משתמשים בהם כדלקמן:

• פרופאן;
• מתאן;
• אתאן;
• חנקן
• מים (ים ומטהרים);
• האוויר.

לדוגמה, לקירור ראשוני של הגז הטבעי ב- Yamal-LNG Novatek, משתמשים באוויר הארקטי הקריר המאפשר להוריד את הטמפרטורה של המזון בעלויות מינימליות מייד ל + 10 ° С. ובחודשי הקיץ החמים, במקום זה, מתוכנן להשתמש במי ים מהאוקיאנוס הארקטי, אשר ללא קשר לזמן השנה, בעומק של 3-4 מעלות צלזיוס.

במקביל, חנקן המתקבל ישירות במקום מהאוויר משמש כקורר הסופי בחצי האי ים. כתוצאה מכך, הארקטי מספק את כל הדרוש לייצור LNG - ממקור הגז הטבעי ועד לסוכנים העובדים המשמשים בתהליך ההנזקה.

פרופאן נוזלי בצורה דומה למתאן. רק טמפרטורות קירור נדרשות אליו הרבה פחות נמוך - מינוס 42 מעלות צלזיוס לעומת מינוס 163 מעלות צלזיוס. לכן נזילות דלק למכלי גז עולה כמה פעמים פחות, אך הגפ"מ של פרופאן-בוטן שהתקבל עצמו הוא פחות מבוקש בשוק.

הובלה ואחסון

כמעט כל נפח ה- LNG מועבר על ידי מכליות גז גדולות בים מחוף אחד למשנהו. הובלה יבשתית מוגבלת על ידי הצורך לשמור על הטמפרטורה של "דלק כחול נוזלי" בערכים של כ -160 מעלות צלזיוס, אחרת מתאן מתחיל להפוך למצב גז והופך לנפיץ.

צילינדרים של 5–50 ליטר עם לחץ פנימי עד 1.5–2 מגפ"ס והספקי טנק גדולים יותר המיועדים ל- 5–17 מגפ"ס משמשים להובלת גפ"מ

הלחץ במיכל LNG קרוב לאטמוספרי. עם זאת, אם הטמפרטורה של מתאן נוזלי עולה מעל -160 מעלות צלזיוס, הוא יתחיל להפוך מנוזל לגז. כתוצאה מכך, הלחץ במיכל יתחיל לעלות, המהווה סכנה קשה. לכן מכליות להובלת LNG מצוידות במתקנים לשמירה על טמפרטורות נמוכות ושכבה חזקה של מבודד חום.

גפ"מ מחודש לגז ישירות במיכל הגז. וריסוג LNG מתבצע במפעלי תעשייה מיוחדים ללא גישה לחמצן. בפיזיקה, מתאן נוזלי מומר בהדרגה לגז בטמפרטורה חיובית. עם זאת, אם זה קורה ישירות באוויר מחוץ לתנאים מיוחדים, אז תהליך כזה יביא לפיצוץ.

לאחר שהגז הטבעי בצורת LNG נוזל במפעל, הוא מועבר, ואז שוב במפעל (רק פירוש מחדש) מומר בחזרה למצב גזי לשימוש נוסף.

סיכויים למימן נוזלי

בנוסף לניזול ישיר ושימוש בצורה זו, ניתן להשיג גם נשא אנרגיה נוסף, מימן, מגז טבעי. מתאן הוא CH₄פרופאן ג₃נ₈אבל בוטאן סי₄נ₁₀.

רכיב המימן קיים בכל הדלקים המאובנים האלה, אתה רק צריך להדגיש אותו.

היתרונות העיקריים של מימן הם ידידותיות סביבתית והתרחשותם הנרחבת בטבע, עם זאת, המחיר הגבוה של נזילותיו וההפסדים כתוצאה מאידוי מתמיד למעשה שוללים את היתרונות הללו.

כדי להעביר מימן ממצב גז לנוזל, יש לקרר אותו ל -253 מעלות צלזיוס. לשם כך משתמשים במערכות קירור מרובות שלבים ויחידות דחיסה / הרחבה. טכנולוגיות כאלה אמנם יקרות מדי, אך נעשות עבודות להפחתת העלויות שלהן.

אנו ממליצים לקרוא גם את המאמר הנוסף שלנו, בו תיארנו בפירוט כיצד להכין מחולל מימן לביתכם במו ידיכם. פרטים נוספים - לכו באמצעות קישור.

כמו כן, בניגוד ל- LPG ו- LNG, מימן מנוזל הוא הרבה יותר נפץ. הדליפה הקטנה ביותר בקשר עם חמצן נותנת תערובת אוויר-אוויר, המתלקחת מהניצוץ הקל ביותר. ואחסון מימן נוזלי אפשרי רק במכלים קריוגניים מיוחדים. ישנם עדיין יותר מדי חסרונות של דלק מימן.

מסקנות ווידאו שימושי בנושא

כיצד לייצר גז נוזלי ומדוע הוא נוזלי:

הכל על גזים נוזלים:

ישנן מספר טכנולוגיות לניקוי גז. יש להם משלהם למתאן, ושלהם לפרופאן-בוטאן. יחד עם זאת, זול יותר להשיג גפ"מ, וקל יותר ובטוח יותר להובלה / אחסון. השגת LNG של מתאן היא תהליך יקר ומורכב יותר. בנוסף, הסיווג שלה מחייב ציוד מיוחד. יחד עם זאת, מתאן מבוקש יותר בשוק כיום, כך שהוא נוזל הרבה בנפחים גדולים.

האם יש לך שאלות מבהירות או חוות דעתך המומחית בנושא נזילת גז? אולי יש לך מה להוסיף לאמור לעיל. אל תהסס לשאול ו / או להגיב על המאמר בתיבה למטה.