Kā un kāpēc sašķidrinātā gāze: ražošanas tehnoloģija un sašķidrinātās gāzes izmantošanas joma

Strauji attīstās tehnoloģijas, kas saistītas ar dabasgāzes ieguvi, transportēšanu un pārstrādi. Un daudzi šodien ir dzirdējuši saīsinājumus LNG (LPG) un LPG (SDG). Gandrīz katru otro dienu dabasgāzes degviela vienā vai otrā kontekstā tiek pieminēta jaunumos.

Bet jums ir jāatzīst, ka, lai būtu skaidra izpratne par notiekošo, ir svarīgi sākotnēji saprast, kā sašķidrina gāzi, kāpēc tas tiek darīts un kādas priekšrocības tas dod vai nedod. Un šajā jautājumā ir daudz nianšu.

Gāzveida ogļūdeņražu sašķidrināšanai tiek būvētas lielas augsto tehnoloģiju rūpnīcas. Tālāk mēs rūpīgi sapratīsim: kāpēc tas viss ir vajadzīgs un kā tas notiek.

Kāpēc sašķidrināt dabasgāzi?

Zilo degvielu iegūst no zemes zarnām kā metāna, etāna, propāna, butāna, hēlija, slāpekļa, sērūdeņraža un citu gāzu, kā arī dažādu to atvasinājumu maisījumu.

Daži no tiem tiek izmantoti ķīmiskajā rūpniecībā, bet daži tiek sadedzināti katlos vai turbīnās, lai iegūtu siltumu un elektrību. Turklāt daļu no iegūtā izmanto kā benzīna degvielu.

Gāzes nozares aprēķini rāda: ja zilo degvielu nepieciešams piegādāt 2500 km vai lielākā attālumā, tad sašķidrinātā veidā to izdarīt ir daudz izdevīgāk nekā pa cauruļvadiem.

Dabasgāzes sašķidrināšanas galvenais iemesls ir tās transportēšanas vienkāršošana lielos attālumos. Ja patērētājs un gāzes degvielas urbums atrodas uz zemes tuvu viens otram, ir vieglāk un izdevīgāk caurules izvietot starp tām. Bet dažos gadījumos lielceļa būvniecība ir pārāk dārga un problemātiska ģeogrāfisko nianšu dēļ. Tādēļ viņi izmanto dažādas tehnoloģijas SDG vai sašķidrinātas naftas gāzes ražošanai šķidrā veidā.

Ekonomika un transporta drošība

Pēc tam, kad gāze ir sašķidrināta, tā jau šķidruma veidā tiek iesūknēta īpašos konteineros pārvadāšanai pa jūru, upi, ceļu un / vai dzelzceļu.Šajā gadījumā no tehnoloģiskā viedokļa sašķidrināšana ir diezgan dārgs process no enerģijas viedokļa.

Dažādās ražotnēs tas aizņem līdz 25% no sākotnējā kurināmā daudzuma. Tas ir, lai iegūtu tehnoloģijai nepieciešamo enerģiju, jums ir jāsadedzina līdz 1 tonnai SDG uz katrām trim tonnām tās gatavā veidā. Bet pēc dabasgāzes tagad ir liels pieprasījums, viss atmaksājas.

Sašķidrinātā veidā metāna (propāna-butāna) tilpums ir 500–600 reizes mazāks nekā gāzveida stāvoklī

Kamēr dabasgāze ir šķidrā stāvoklī, tā nav uzliesmojoša un nav sprādzienbīstama. Tikai pēc iztvaicēšanas regazifikācijas laikā iegūts gāzes maisījums izrādās piemērots dedzināšanai katliun vārīšanas plītis. Tāpēc, ja SDG vai sašķidrinātu naftas gāzi izmanto kā ogļūdeņraža degvielu, tad tie ir jāpārgaisa.

Izmantošana dažādās jomās

Visbiežāk termini “sašķidrināta gāze” un “sašķidrināta gāze” tiek minēti ogļūdeņražu enerģijas pārvadāšanas kontekstā. Tas ir, notiek pirmā zilās degvielas ražošana, un pēc tam to pārveido par sašķidrinātu naftas gāzi vai sašķidrinātu dabasgāzi. Tālāk iegūtais šķidrums tiek transportēts un pēc tam atkal atgriezts gāzveida stāvoklī vienai vai otrai lietošanai.

LHG (sašķidrināta naftas gāze) 95% un vairāk sastāv no propāna-butāna maisījuma un SDG (sašķidrināta dabasgāze) 85–95% metāna. Tie ir līdzīgi un radikāli atšķirīgi degvielas veidi.

No propāna-butāna sašķidrinātu naftas gāzi galvenokārt izmanto kā:

• benzīna dzinēja degviela;
• degviela iesmidzināšanai autonomu apkures sistēmu gāzes tvertnēs;
• šķidrumi šķiltavu un gāzes balonu uzpildīšanai ar tilpumu no 200 ml līdz 50 litriem.

SDG parasti ražo tikai tālsatiksmes pārvadājumiem. Ja ir pietiekama ietilpība sašķidrinātās naftas gāzes uzglabāšanai, kas var izturēt vairāku atmosfēru spiedienu, tad sašķidrinātajam metānam ir vajadzīgas īpašas kriogēnas tvertnes.

SDG uzglabāšanas iekārtas ir ļoti tehnoloģiskas un aizņem daudz vietas. Šādas degvielas izmantošana automašīnās nav rentabla balonu augsto izmaksu dēļ. SDG kravas automašīnas atsevišķu eksperimentālu modeļu veidā jau brauc pa ceļiem, taču vieglo automašīnu segmentā diez vai šī “šķidrā” degviela tuvākajā nākotnē atradīs plašu pielietojumu.

Sašķidrinātu metānu kā degvielu tagad arvien vairāk izmanto darbībā:

• dzelzceļa lokomotīves;
• jūras kuģi;
• upju transports.

Papildus tam, ka sašķidrinātu naftas gāzi un sašķidrinātu dabasgāzi izmanto kā enerģijas nesēju, tās šķidrā veidā izmanto arī gāzes un naftas ķīmijas rūpnīcās. Viņi izgatavo dažādas plastmasas un citus materiālus, kuru pamatā ir ogļūdeņraži.

LPG un SDG ražošanas tehnoloģijas

Lai metānu no gāzes pārvērstu šķidrumā, tas jāatdzesē līdz -163 ° C. Bet propāns-butāns sašķidrinās jau pie -40 °C. Attiecīgi tehnoloģija un izmaksas abos gadījumos ir ļoti atšķirīgas.

Viens litrs SDG ir aptuveni 1,38 kubikmetri. m dabasgāzes avota (šis skaitlis ir atkarīgs no temperatūras un spiediena), tilpuma samazināšanās apmēram 620 reizes

Dabasgāzes sašķidrināšanai tiek izmantotas šādas dažādu uzņēmumu tehnoloģijas:

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

Visu to pamatā ir saspiešanas un / vai siltuma apmaiņas procesi. Sašķidrināšanas darbība notiek uzņēmumā vairākos posmos, kuru laikā gāzi pakāpeniski saspiež un atdzesē līdz pārejas temperatūrai uz šķidrumu.

Gāzu maisījuma sagatavošana

Pirms neapstrādātas dabasgāzes sašķidrināšanas ir nepieciešams no tā noņemt ūdeni, hēliju, ūdeņradi, slāpekli, sēra savienojumus un citus piemaisījumus. Šim nolūkam parasti tiek izmantota gāzes maisījuma dziļas attīrīšanas adsorbcijas tehnoloģija, to izlaižot caur molekulārajiem sietiem.

Pēc tam notiek izejvielu sagatavošanas otrais posms, kura laikā tiek noņemti smagie ogļūdeņraži. Tā rezultātā gāzē paliek tikai etāns un metāns (vai propāns un butāns) ar mazāk nekā 5% piemaisījumu, lai šo frakciju varētu sākt atdzesēt un sašķidrināt.

Sākotnējā sagatavošana ar visu nevajadzīgo noņemšanu no dabasgāzes tiek veikta, lai aizsargātu saldēšanas iekārtas no ūdens, oglekļa dioksīda, sēra savienojumu agresīvās ietekmes utt.

Frakcionēšana ļauj atbrīvoties no kaitīgiem piemaisījumiem un turpmākajai sašķidrināšanai atvēlēt tikai galveno gāzi. Pie 1 atm spiediena pārejas temperatūra šķidrā stāvoklī metānam ir -163 ° С, etānam -88 ° С, propānam -42 ° С un butānam -0,5 ° С.

Tikai šīs temperatūras atšķirības izskaidro iemeslu, kāpēc tās tiek sadalītas frakcijās, un tikai tad tās sašķidrina gāzi, kas nonāk iekārtā. Visu veidu gāzveida ogļūdeņražu savienojumiem nav vienas sašķidrināšanas tehnoloģijas. Katram no viņiem ir jāizveido un jāpielieto sava ražošanas līnija.

Galvenais sašķidrināšanas process

Gāzes pārvēršanas šķidrā stāvoklī pamats ir atdzesēšanas cikls, kura laikā siltumu ar vienu vai citu dzesēšanas šķidrumu pārnes no barotnes ar zemu temperatūru uz barotni ar augstāku. Šis process ir daudzpakāpju un prasa jaudīgu kompresoru pieejamību siltumnesēja un siltummaiņu paplašināšanai / saraušanai.

Kompresijas tehnoloģijas ir augsto tehnoloģiju, energoietilpīgas un dārgas, taču vienā ciklā tās ļauj gāzi nekavējoties saspiest 5–12 reizes.

Kā dzesēšanas šķidrums dažādos sašķidrināšanas posmos tiek izmantoti:

• propāns;
• metāns;
• etāns;
• slāpeklis
• ūdens (jūras un attīrīts);
• gaiss.

Piemēram, dabasgāzes primārajai dzesēšanai uzņēmumā Yamal-LNG Novatek tiek izmantots vēss arktiskais gaiss, kas ļauj ar minimālām izmaksām tūlīt samazināt izejvielu temperatūru līdz +10 ° С. Un karstajos vasaras mēnešos tā vietā tiek plānots izmantot jūras ūdeni no Ziemeļu Ledus okeāna, kas neatkarīgi no gada laika atrodas 3-4 ° C dziļumā.

Tajā pašā laikā slāpekli, kas iegūts tieši uz vietas no gaisa, Jamal pussalā izmanto kā galīgo aukstumaģentu. Tā rezultātā Arktika nodrošina visu nepieciešamo SDG ražošanai - no dabasgāzes avota līdz sašķidrināšanas procesā izmantotajiem darba aģentiem.

Propāns tiek sašķidrināts līdzīgi kā metāns. Nepieciešama tikai dzesēšanas temperatūra, lai tā būtu daudz zemāka - mīnus 42 ° C pret mīnus 163 ° C. Tāpēc sašķidrināšana gāze gāzes tvertnēm maksā vairākas reizes lētāk, bet iegūtā propāna-butāna sašķidrinātā naftas gāze pati par sevi ir mazāk pieprasīta tirgū.

Transportēšana un uzglabāšana

Gandrīz visu SDG tilpumu no viena krasta uz otru pārvadā lielie jūras gāzes tankkuģi. Pārvadājumus pa sauszemi ierobežo nepieciešamība uzturēt "šķidrā zilā kurināmā" temperatūru aptuveni -160 ° C vērtībā, pretējā gadījumā metāns sāk pārvērsties gāzes stāvoklī un kļūst sprādzienbīstams.

Sašķidrinātās naftas gāzes pārvadāšanai izmanto 5–50 litru balonus ar iekšējo spiedienu līdz 1,5–2 MPa un lielāku tilpumu 5–17 MPa.

Spiediens SDG tvertnē ir tuvu atmosfēras spiedienam. Tomēr, ja šķidrā metāna temperatūra paaugstinās virs -160 ° C, tad tas sāks pārvērsties no šķidruma uz gāzi. Tā rezultātā spiediens tvertnē sāks paaugstināties, kas rada nopietnas briesmas. Tāpēc tankkuģi SDG pārvadāšanai ir aprīkoti ar iekārtām zemas temperatūras uzturēšanai un jaudīgu siltumizolatora slāni.

LPG tiek regazēts gāzē tieši gāzes tvertnē. Un SDG regazifikācija tiek veikta īpašās rūpniecības uzņēmumos bez piekļuves skābeklim. Fizikā šķidrais metāns pozitīvā temperatūrā pakāpeniski tiek pārveidots par gāzi. Tomēr, ja tas notiek tieši gaisā ārpus īpašiem apstākļiem, tad šāds process novedīs pie eksplozijas.

Pēc tam, kad rūpnīcā sašķidrināta dabasgāze ir sašķidrināta, tā tiek transportēta un pēc tam atkal rūpnīcā (tikai regazifikācija) tiek pārveidota gāzveida stāvoklī turpmākai izmantošanai.

Sašķidrinātā ūdeņraža perspektīvas

Papildus tiešai sašķidrināšanai un izmantošanai šajā formā no dabasgāzes var iegūt arī vēl vienu enerģijas nesēju - ūdeņradi. Metāns ir CH₄propāns C₃N₈bet butāns C₄N₁₀.

Ūdeņraža komponents atrodas visos šajos fosilā kurināmā veidos, jums tas vienkārši jāuzsver.

Galvenās ūdeņraža priekšrocības ir videi draudzīgums un plaša izplatība dabā, tomēr augstās tā sašķidrināšanas cenas un zaudējumi pastāvīgas iztvaikošanas dēļ šīs priekšrocības praktiski noliedz.

Lai ūdeņradi pārnestu no gāzes stāvokļa uz šķidrumu, tas jāatdzesē līdz -253 ° C. Šim nolūkam tiek izmantotas daudzpakāpju dzesēšanas sistēmas un kompresijas / izplešanās vienības. Kaut arī šādas tehnoloģijas ir pārāk dārgas, taču tiek strādāts pie to izmaksu samazināšanas.

Mēs iesakām arī izlasīt mūsu citu rakstu, kurā mēs detalizēti aprakstījām, kā ar savām rokām izgatavot ūdeņraža ģeneratoru mājām. Sīkāka informācija - aiziet pa saiti.

Tāpat atšķirībā no sašķidrinātās naftas gāzes un sašķidrinātās dabasgāzes sašķidrinātais ūdeņradis ir daudz eksplozīvāks. Mazākā noplūde saistībā ar skābekli rada gāzes-gaisa maisījumu, kas aizdegas no mazākās dzirksteles. Un šķidrā ūdeņraža uzglabāšana ir iespējama tikai īpašos kriogēnos traukos. Joprojām ir pārāk daudz ūdeņraža degvielas mīnusu.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Kā ražot sašķidrinātu gāzi un kāpēc tā ir sašķidrināta:

Viss par sašķidrinātajām gāzēm:

Ir vairākas gāzes sašķidrināšanas tehnoloģijas. Viņiem ir savs metāns, un viņu pašu ir propāns-butāns. Tajā pašā laikā LPG ir lētāk, un to ir vieglāk un drošāk transportēt / uzglabāt. SDG metāna iegūšana ir dārgāks un sarežģītāks process. Turklāt tās regazifikācijai ir nepieciešams īpašs aprīkojums. Tajā pašā laikā šodien tirgū ir vairāk pieprasīts metāns, tāpēc tas tiek sašķidrināts daudzos lielos apjomos.

Vai jums ir skaidrojoši jautājumi vai jūsu ekspertu viedoklis par gāzes sašķidrināšanas tēmu? Varbūt jums ir kaut kas jāpievieno iepriekšminētajam. Jautājiet un / vai komentējiet rakstu zemāk esošajā lodziņā.