Kaip ir kodėl suskystintos dujos: gamybos technologija ir suskystintų dujų naudojimo sritis

Sparčiai tobulėja technologijos, susijusios su gamtinių dujų gavyba, transportavimu ir perdirbimu. Ir daugelis šiandien yra girdėję santrumpas LNG (LPG) ir LPG (LNG). Beveik kas antrą dieną gamtinių dujų kuras vienoje ar kitoje vietoje yra minimas naujienose.

Bet jūs turite pripažinti, kad turėtumėte aiškų supratimą apie tai, kas vyksta, svarbu iš pradžių suprasti, kaip suskystinamos dujos, kodėl tai daroma ir kokią naudą tai suteikia ar neduoda. Ir šiuo klausimu yra daug niuansų.

Dujiniams angliavandeniliams skystinti statomos didelės aukštųjų technologijų gamyklos. Toliau mes atidžiai suprasime: kodėl viso to reikia ir kaip tai vyksta.

Kodėl suskystintos gamtinės dujos?

Mėlynasis kuras yra išgaunamas iš žemės gelmių kaip metano, etano, propano, butano, helio, azoto, vandenilio sulfido ir kitų dujų mišinys, taip pat įvairūs jų dariniai.

Kai kurie iš jų naudojami chemijos pramonėje, o kai kurie deginami katiluose ar turbinose šilumai ir elektrai gaminti. Be to, dalis išgaunamo panaudojama kaip dujinis variklis.

Dujų pramonės skaičiavimai rodo, kad jei mėlyną kurą reikia pristatyti 2500 km ar didesniu atstumu, tai suskystintoje formoje tai padaryti dažniausiai yra naudingiau nei vamzdynu.

Pagrindinė gamtinių dujų suskystinimo priežastis yra supaprastintas jų transportavimas dideliais atstumais. Jei vartotojas ir dujinis kuro šulinys yra sausumoje, vienas šalia kito, lengviau ir pelningiau nutiesti vamzdį tarp jų. Tačiau kai kuriais atvejais magistralės tiesimas yra per brangus ir problematiškas dėl geografinių niuansų. Todėl jie naudojasi įvairiomis SGD arba SND skysto pavidalo gamybos technologijomis.

Ekonomika ir transporto saugumas

Suskystintos dujos skysčio pavidalu jau pumpuojamos į specialius konteinerius, gabenamus jūra, upe, keliais ir (arba) geležinkeliu.Šiuo atveju technologiškai skystinimas yra gana brangus procesas energetiniu požiūriu.

Skirtingose ​​gamyklose tai užima iki 25% pradinio kuro tūrio. T. y. Norėdami sugeneruoti technologijai reikalingą energiją, turėsite sudeginti iki 1 tonos suskystintųjų gamtinių dujų (SGD) kas tris tonas pagamintos medžiagos. Tačiau gamtinės dujos dabar turi didelę paklausą, viskas atsiperka.

Suskystintos formos metano (propano-butano) tūris yra 500–600 kartų mažesnis nei dujinės būsenos

Nors gamtinės dujos yra skysto pavidalo, jos yra nedegios ir nesprogstančios. Gautas tik išgarinus pakartotinio dujinimo metu dujų mišinys pasirodo tinkamas deginti katilaiir kaitlentės. Todėl, jei SGD arba SND naudojamos kaip angliavandenilių kuras, tada jie turi būti pakartotinai dujinti.

Naudoti įvairiose srityse

Dažniausiai terminai „suskystintos dujos“ ir „suskystintos dujos“ yra minimi angliavandenilių energijos transportavimo kontekste. T. y., Pirmą kartą gaminamas mėlynasis kuras, o po to jis paverčiamas SND arba SGD. Tada gautas skystis transportuojamas ir vėl grąžinamas į dujinę būseną, kad būtų galima panaudoti vieną ar kitą kartą.

LHG (suskystintos naftos dujos), turinčios 95% ir daugiau, susideda iš propano-butano mišinio, o SGD (suskystintos gamtinės dujos) - 85–95% metano. Tai yra panašios ir radikaliai skirtingos kuro rūšys.

Iš propano-butano suskystintos dujos daugiausia naudojamos kaip:

• dujinis variklis;
• kuras, skirtas įpurškimui į autonominių šildymo sistemų dujų bakus;
• skysčiai žiebtuvėlių ir dujų balionų degalams, kurių talpa nuo 200 ml iki 50 litrų.

Suskystintos gamtinės dujos paprastai gaminamos tik tolimųjų reisų transportui. Jei yra pakankamai talpos suskystintoms naftos dujoms, kurios atlaiko kelių atmosferų slėgį, suskystintam metanui reikalingos specialios kriogeninės talpyklos.

SGD laikymo įranga yra labai technologiška ir užima daug vietos. Tokio kuro naudojimas automobiliuose nėra pelningas dėl didelių balionų kainos. SGD sunkvežimiai, sudaryti iš atskirų eksperimentinių modelių, jau važiuoja keliais, tačiau lengvųjų automobilių segmente šis „skystasis“ kuras artimiausiu metu greičiausiai nebus plačiai pritaikytas.

Suskystintas metanas, kaip kuras, dabar naudojamas vis dažniau:

• geležinkelio lokomotyvai;
• jūrų laivai;
• upių transportas.

Dujos ir naftos chemijos gamyklos ne tik naudojamos kaip energijos nešiklis, bet ir skystos. Iš jų gaminami įvairūs plastikai ir kitos angliavandenilių turinčios medžiagos.

SND ir SGD gamybos technologijos

Norėdami metaną iš dujų paversti skysčiu, jį reikia atvėsinti iki -163 ° C. Bet propanas-butanas suskystėja jau esant -40 °C. Atitinkamai abiem atvejais technologijos ir išlaidos labai skiriasi.

Vienas litras SGD yra maždaug 1,38 kubinio metro. m gamtinių dujų šaltinio (šis skaičius priklauso nuo temperatūros ir slėgio), tūrio sumažėjimas maždaug 620 kartų

Gamtinėms dujoms suskystinti naudojamos šios skirtingų įmonių technologijos:

• AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
• Optimizuota kaskada
• DMR;
• PRICO;
• MFC
• GTL ir kt.

Visi jie yra pagrįsti suspaudimo ir (arba) šilumos mainų procesais. Suskystinimo operacija įmonėje vyksta keliais etapais, per kuriuos dujos palaipsniui suspaudžiamos ir aušinamos iki perėjimo į skystąją fazę temperatūros.

Dujų mišinio paruošimas

Prieš pradedant skystinti neapdorotas gamtines dujas, reikia iš jos pašalinti vandenį, helį, vandenilį, azotą, sieros junginius ir kitas priemaišas. Tam paprastai taikoma gilaus dujų mišinio gryninimo adsorbcijos technologija, praleidžiant jį per molekulinius sietus.

Tada vyksta antrasis žaliavos paruošimo etapas, kurio metu pašalinami sunkieji angliavandeniliai. Dėl to dujose lieka tik etanas ir metanas (arba propanas ir butanas) su mažiau kaip 5% priemaišų, kad ši frakcija galėtų pradėti aušti ir suskystėti.

Pradinis paruošimas pašalinant iš gamtinių dujų visas nereikalingas medžiagas, siekiant apsaugoti šaldymo įrenginius nuo agresyvaus vandens, anglies dioksido, sieros junginių ir kt. Poveikio.

Frakcija leidžia atsikratyti kenksmingų priemaišų ir skirti tik pagrindines dujas vėlesniam skystinimui. Esant 1 atm slėgiui, metano virsmo temperatūra į skystą būseną yra –163 ° С, etano –88 ° С, propano –42 ° С ir butano –0,5 ° С.

Kaip tik šie temperatūrų skirtumai paaiškina priežastį, kodėl jie yra padalijami į frakcijas ir tik tada suskystina į gamyklą patenkančias dujas. Visų tipų dujinių angliavandenilių junginių skystinimo technologijos nėra. Kiekvienam iš jų būtina sukurti ir pritaikyti savo gamybos liniją.

Pagrindinis skystinimo procesas

Dujų pavertimo skysta būsena pagrindas yra šaldymo ciklas, kurio metu šiluma vienu ar kitu šaltnešiu perduodama iš žemos temperatūros terpės į terpę su aukštesne. Šis procesas yra daugiapakopis ir reikalauja galingų kompresorių, skirtų šilumnešio ir šilumokaičių išplėtimui / susitraukimui.

Suspaudimo technologijos yra aukštųjų technologijų, daug energijos reikalaujančios ir brangios, tačiau per vieną ciklą jos leidžia dujas iš karto suspausti 5–12 kartų.

Kaip šaltnešis skirtingais skystinimo etapais naudojami šie produktai:

• propanas;
• metanas;
• etano;
• azoto
• vanduo (jūros ir išgrynintas);
• oras.

Pavyzdžiui, pirminiam gamtinių dujų aušinimui „Yamal-LNG Novatek“ naudojamas vėsus arktinis oras, kuris leidžia žaliavos temperatūrą kuo mažesnėmis sąnaudomis sumažinti iki +10 ° С. O karštais vasaros mėnesiais vietoj jo planuojama naudoti jūros vandenį iš Arkties vandenyno, kuris, nepriklausomai nuo metų laiko, yra 3–4 ° C gylyje.

Tuo pačiu metu azotas, gaunamas tiesiai iš oro, yra naudojamas kaip galutinis šaltnešis Jamalo pusiasalyje. Todėl Arktyje yra viskas, ko reikia SGD gamybai - nuo gamtinių dujų šaltinio iki darbinių agentų, naudojamų skystinimo procese.

Propanas suskystinamas panašiai kaip metanas. Reikia tik aušinimo temperatūros, kad ji būtų daug žemesnė - minus 42 ° C, palyginti su minus 163 ° C. Todėl skystinimas dujos dujų bakams kainuoja kelis kartus pigiau, tačiau pati gauta propano-butano SND yra mažiau paklausa rinkoje.

Transportavimas ir saugojimas

Beveik visas SGD tūris iš vienos pakrantės į kitą yra gabenamas dideliais jūrinių dujų tanklaiviais. Vežimą sausuma riboja poreikis palaikyti „skystojo mėlynojo kuro“ temperatūrą maždaug -160 ° C, kitaip metanas pradeda virsti dujų būsena ir tampa sprogstamasis.

SND transportavimui naudojami 5–50 litrų balionai, kurių vidinis slėgis yra iki 1,5–2 MPa, ir didesnės talpos rezervuarai, skirti 5–17 MPa.

Slėgis SGD talpoje yra artimas atmosferos slėgiui. Tačiau jei skysto metano temperatūra pakyla aukščiau –160 ° C, jis pradės virsti iš skysčio į dujas. Dėl to slėgis rezervuare pradės kilti, o tai kelia rimtą pavojų. Todėl tanklaiviuose, skirtuose SGD gabenti, yra įrengti įrenginiai žemai temperatūrai palaikyti ir galingas šilumos izoliatoriaus sluoksnis.

Suskystintos dujos pakartotinai dujuojamos į dujas tiesiai į dujų baką. SGD pakartotinis dujinimas atliekamas specialiose pramonės įmonėse be deguonies prieigos. Fizikoje skystas metanas esant palankiai temperatūrai palaipsniui virsta dujomis. Tačiau jei tai atsitiks tiesiogiai ore už ypatingų sąlygų ribų, tada toks procesas sukels sprogimą.

Po to, kai gamykloje suskystintos gamtinės dujos suskystintųjų gamtinių dujų pavidalu suskystinamos, jos yra transportuojamos ir vėl įmonėje (tik dujinimas) paverčiamos dujine būsena tolimesniam naudojimui.

Suskystinto vandenilio perspektyvos

Be tiesioginio skystinimo ir naudojimo šia forma, iš gamtinių dujų taip pat galima gauti dar vieną energijos nešiklį - vandenilį. Metanas yra CH₄propanas C₃N₈bet butanas C₄N₁₀.

Vandenilio komponentas yra visuose šiuose iškastiniuose kuruose, jums tiesiog reikia tai paryškinti.

Pagrindiniai vandenilio pranašumai yra ekologiškumas ir paplitimas gamtoje, tačiau didelė jo suskystinimo kaina ir nuostoliai dėl nuolatinio garavimo praktiškai paneigia šiuos pranašumus.

Kad vandenilis iš dujų būklės būtų perkeltas į skystį, jį reikia atvėsinti iki -253 ° C. Tam naudojamos daugiapakopės aušinimo sistemos ir suspaudimo / išplėtimo agregatai. Nors tokios technologijos yra per brangios, tačiau stengiamasi sumažinti jų sąnaudas.

Taip pat rekomenduojame perskaityti kitą mūsų straipsnį, kuriame išsamiai aprašėme, kaip savo rankomis pasigaminti vandenilio generatorių namams. Daugiau informacijos - eik pagal saitą.

Taip pat, skirtingai nei SND ir SGD, suskystintas vandenilis yra daug sprogstamesnis. Mažiausias nuotėkis, susijęs su deguonimi, suteikia dujų ir oro mišinį, kuris užsidega nuo menkiausios kibirkšties. Skystą vandenilį laikyti galima tik specialiuose kriogeniniuose induose. Vis dar yra per daug vandenilio degalų trūkumų.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Kaip gaminti suskystintas dujas ir kodėl jos suskystintos:

Viskas apie suskystintas dujas:

Yra keletas dujų suskystinimo technologijų. Jie turi savo metanui, o savo - propanui-butanui. Tuo pat metu pigiau gauti SND, o lengviau ir saugiau transportuoti / laikyti. Metano SGD gavimas yra brangesnis ir sudėtingesnis procesas. Be to, jo pakartotiniam dujofikavimui reikalinga specializuota įranga. Tuo pačiu metu metanas yra labiau paklausus rinkoje, todėl jis yra suskystintas dideliais kiekiais.

Ar turite paaiškinančių klausimų ar savo ekspertų nuomonę dujų suskystinimo tema? Galbūt jūs turite ką nors papildyti aukščiau. Nedvejodami klauskite ir (arba) pakomentuokite straipsnį žemiau esančiame laukelyje.