Hoe en waarom vloeibaar gemaakt gas: productietechnologie en toepassingsgebied van vloeibaar gemaakt gas

Technologieën voor de winning, het transport en de verwerking van aardgas ontwikkelen zich snel. Velen hebben tegenwoordig de afkortingen LNG (LPG) en LPG (LNG) gehoord. Vrijwel om de dag wordt aardgasbrandstof in de een of andere context in het nieuws genoemd.

Maar u moet toegeven dat het, om een ​​duidelijk beeld te hebben van wat er gebeurt, belangrijk is om in eerste instantie te begrijpen hoe gas vloeibaar wordt gemaakt, waarom dit wordt gedaan en welke voordelen het wel of niet geeft. En er zijn veel nuances in deze kwestie.

Om gasvormige koolwaterstoffen vloeibaar te maken, worden grote hightech fabrieken gebouwd. Vervolgens zullen we zorgvuldig begrijpen: waarom dit allemaal nodig is en hoe het gebeurt.

Waarom aardgas vloeibaar maken?

Blauwe brandstof wordt gewonnen uit de ingewanden van de aarde als een mengsel van methaan, ethaan, propaan, butaan, helium, stikstof, waterstofsulfide en andere gassen, evenals hun verschillende derivaten.

Sommige worden gebruikt in de chemische industrie en sommige worden verbrand in boilers of turbines om warmte en elektriciteit op te wekken. Bovendien wordt een deel van de gewonnen olie gebruikt als brandstof voor een gasmotor.

Uit de berekeningen van de gasindustrie blijkt dat als blauwe brandstof moet worden geleverd op een afstand van 2500 km of meer, dit in vloeibare vorm vaak winstgevender is dan via een pijpleiding

De belangrijkste reden voor het vloeibaar maken van aardgas is de vereenvoudiging van het transport over lange afstanden. Als de consument en de gasbron goed bij elkaar op het land staan, is het gemakkelijker en voordeliger om er een buis tussen te leggen. Maar in sommige gevallen is het bouwen van een snelweg te duur en problematisch vanwege geografische nuances. Daarom gebruiken ze verschillende technologieën om LNG of LPG in vloeibare vorm te produceren.

Economie en transportbeveiliging

Nadat het gas vloeibaar is gemaakt, wordt het al in de vorm van vloeistof in speciale containers gepompt voor transport over zee, rivier, weg en / of spoor.In dit geval is vloeibaar maken vanuit technologisch oogpunt een vrij kostbaar proces vanuit energetisch oogpunt.

Bij verschillende fabrieken neemt dit tot 25% van het oorspronkelijke brandstofvolume in beslag. Dat wil zeggen, om de energie die technologie nodig heeft op te wekken, moet u tot 1 ton LNG per 3 ton in afgewerkte vorm verbranden. Maar er is nu veel vraag naar aardgas, alles loont.

In vloeibare vorm neemt methaan (propaan-butaan) een 500-600 keer kleiner volume in dan in gasvormige toestand

Hoewel aardgas in vloeibare toestand verkeert, is het niet brandbaar en niet explosief. Alleen na verdamping tijdens hervergassing gasmengsel blijkt geschikt om in te branden ketelsen kookplaten. Daarom, als LNG of LPG als koolwaterstofbrandstof wordt gebruikt, moeten ze opnieuw worden vergast.

Gebruik op verschillende gebieden

Meestal worden de termen "vloeibaar gemaakt gas" en "vloeibaar gemaakt gas" genoemd in het kader van het transport van koolwaterstofenergie. Dat wil zeggen, de eerste productie van blauwe brandstof vindt plaats en vervolgens de conversie naar LPG of LNG. Vervolgens wordt de resulterende vloeistof getransporteerd en vervolgens weer teruggebracht naar de gasvormige toestand voor een of andere toepassing.

LHG (vloeibaar petroleumgas) voor 95% en meer bestaat uit een propaan-butaanmengsel en LNG (vloeibaar aardgas) voor 85-95% methaan. Dit zijn vergelijkbare en radicaal verschillende soorten brandstof.

LPG uit propaan-butaan wordt voornamelijk gebruikt als:

• brandstof voor gasmotoren;
• brandstof voor injectie in gastanks van autonome verwarmingssystemen;
• vloeistoffen voor het bijvullen van aanstekers en gasflessen met een inhoud van 200 ml tot 50 liter.

LNG wordt meestal uitsluitend geproduceerd voor transport over lange afstanden. Als er voldoende capaciteit is om LPG op te slaan dat bestand is tegen een druk van verschillende atmosferen, dan zijn er voor vloeibaar methaan speciale cryogene tanks nodig.

LNG-opslagapparatuur is zeer technologisch en neemt veel ruimte in beslag. Het gebruik van dergelijke brandstof in auto's is niet rendabel vanwege de hoge kosten van de cilinders. LNG-vrachtwagens in de vorm van enkele experimentele modellen rijden al op de weg, maar in het personenautosegment zal deze "vloeibare" brandstof in de nabije toekomst waarschijnlijk niet breed worden toegepast.

Vloeibaar methaan als brandstof wordt nu steeds meer in gebruik gebruikt:

• locomotieven;
• zeeschepen;
• vervoer over de rivier.

Naast het gebruik als energiedrager worden LPG en LNG ook direct in vloeibare vorm gebruikt bij gas- en petrochemische fabrieken. Ze maken verschillende kunststoffen en andere op koolwaterstof gebaseerde materialen.

Technologieën voor de productie van LPG en LNG

Om methaan van gas in vloeistof om te zetten, moet het worden gekoeld tot -163 ° C. Maar propaan-butaan wordt al vloeibaar bij -40 °C. Dienovereenkomstig zijn technologie en kosten in beide gevallen zeer verschillend.

Een liter LNG is ongeveer 1,38 kubieke meter. m van de bron van aardgas (dit cijfer hangt af van temperatuur en druk), een afname in volume van ongeveer 620 keer

De volgende technologieën van verschillende bedrijven worden gebruikt om aardgas vloeibaar te maken:

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

Ze zijn allemaal gebaseerd op de processen van compressie en / of warmte-uitwisseling. De liquefactie vindt plaats in de fabriek in verschillende fasen, waarbij het gas geleidelijk wordt gecomprimeerd en gekoeld tot de temperatuur van de overgang naar de vloeibare fase.

Bereiding van gasmengsels

Voordat u begint met het vloeibaar maken van ruw aardgas, moet u er water, helium, waterstof, stikstof, zwavelverbindingen en andere onzuiverheden uit verwijderen. Hiervoor wordt de adsorptietechnologie van diepe zuivering van een gasmengsel meestal toegepast door het door moleculaire zeven te leiden.

Vervolgens vindt de tweede fase van bereiding van de grondstof plaats, waarbij zware koolwaterstoffen worden verwijderd. Als gevolg hiervan blijven alleen ethaan en methaan (of propaan en butaan) met minder dan 5% onzuiverheden in het gas achter, zodat deze fractie kan beginnen af ​​te koelen en vloeibaar te worden.

De eerste voorbereiding met het verwijderen van al het onnodige uit aardgas wordt gedaan om koelapparatuur te beschermen tegen de agressieve effecten van water, kooldioxide, zwavelverbindingen, enz.

Met fractionering kunt u schadelijke onzuiverheden verwijderen en alleen het hoofdgas toewijzen voor daaropvolgende vloeibaarmaking. Bij een druk van 1 atm is de overgangstemperatuur naar de vloeibare toestand voor methaan -163 ° С, voor ethaan -88 ° С, voor propaan -42 ° С en voor butaan -0,5 ° С.

Alleen al deze temperatuurverschillen verklaren de reden waarom ze in fracties zijn verdeeld en pas dan vloeibaar maken ze het gas dat de fabriek binnenkomt. Er is niet één technologie voor liquefactie voor alle soorten gasvormige koolwaterstofverbindingen. Voor elk van hen is het nodig om hun eigen productielijn te bouwen en toe te passen.

Het belangrijkste proces van vloeibaar maken

De basis voor het omzetten van gas naar een vloeibare toestand is de koelcyclus, waarbij warmte door een of ander koudemiddel wordt overgebracht van een medium met een lage temperatuur naar een medium met een hogere. Dit proces is meertraps en vereist de beschikbaarheid van krachtige compressoren voor uitzetting / krimp van de warmtedrager en warmtewisselaars.

Compressietechnologieën zijn hightech, energie-intensief en kostbaar, maar in één cyclus kunnen ze 5-12 keer onmiddellijk worden gecomprimeerd

Als koelmiddel in verschillende stadia van vloeibaarmaking worden de volgende gebruikt:

• propaan;
• methaan;
• ethaan;
• stikstof
• water (zee en gezuiverd);
• de lucht.

Voor de primaire koeling van aardgas bij Yamal-LNG Novatek wordt bijvoorbeeld koele arctische lucht gebruikt, waardoor de temperatuur van de grondstof met minimale kosten onmiddellijk kan worden verlaagd tot + 10 ° С. En in de hete zomermaanden is het de bedoeling om in plaats daarvan zeewater uit de Noordelijke IJszee te gebruiken, dat, ongeacht de tijd van het jaar, op een diepte van 3-4 ° C ligt.

Tegelijkertijd wordt op het Yamal-schiereiland rechtstreeks ter plaatse uit de lucht verkregen stikstof gebruikt als laatste koelmiddel. Hierdoor biedt het Noordpoolgebied alles wat nodig is voor LNG-productie - van de bron van aardgas tot de werkstoffen die worden gebruikt in het vloeibaarmakingsproces.

Propaan wordt op dezelfde manier vloeibaar gemaakt als methaan. Alleen koeltemperaturen zijn veel minder laag nodig - min 42 ° C tegen min 163 ° C. Daarom vloeibaar maken gas voor gastanks kost meerdere malen minder, maar het resulterende propaan-butaan LPG zelf is minder in de markt.

Transport en opslag

Vrijwel het gehele volume van LNG wordt met grote zeegastankers van de ene kust naar de andere vervoerd. Vervoer over land wordt beperkt door de noodzaak om de temperatuur van "vloeibare blauwe brandstof" op een waarde van ongeveer -160 ° C te houden, anders begint methaan in een gasvorm te veranderen en wordt explosief.

Cilinders van 5–50 liter met interne druk tot 1,5–2 MPa en grotere tankcapaciteiten ontworpen voor 5–17 MPa worden gebruikt voor LPG-transport

De druk in de LNG-tank is bijna atmosferisch. Als de temperatuur van vloeibaar methaan echter boven -160 ° C stijgt, zal het van vloeistof in gas veranderen. Als gevolg hiervan zal de druk in de tank beginnen te stijgen, wat een ernstig gevaar vormt. Daarom zijn tankers voor LNG-transport uitgerust met installaties voor het handhaven van lage temperaturen en een krachtige warmte-isolerende laag.

LPG wordt direct in de gastank vergast tot gas. En LNG-hervergassing wordt uitgevoerd in speciale industriële fabrieken zonder toegang tot zuurstof. In de natuurkunde wordt vloeibaar methaan geleidelijk omgezet in gas bij een positieve temperatuur. Als dit echter buiten de speciale omstandigheden rechtstreeks in de lucht gebeurt, leidt een dergelijk proces tot een explosie.

Nadat aardgas in de vorm van LNG in de fabriek vloeibaar is gemaakt, wordt het getransporteerd en vervolgens weer in de fabriek (alleen hervergassing) omgezet in gasvormige toestand voor verder gebruik.

Vooruitzichten voor vloeibare waterstof

Naast directe liquefactie en gebruik in deze vorm kan ook nog een energiedrager, waterstof, worden verkregen uit aardgas. Methaan is CH₄propaan C₃N₈maar butaan C₄N₁₀.

De waterstofcomponent is aanwezig in al deze fossiele brandstoffen, je hoeft ze alleen maar te benadrukken.

De belangrijkste voordelen van waterstof zijn milieuvriendelijkheid en wijdverbreid voorkomen in de natuur, maar de hoge prijs van de vloeibaarmaking en verliezen als gevolg van constante verdamping doen deze voordelen praktisch teniet

Om waterstof van gas in een vloeistof over te brengen, moet het worden gekoeld tot -253 ° C. Hiervoor worden meertraps koelsystemen en compressie- / expansie-units gebruikt. Hoewel dergelijke technologieën te duur zijn, wordt er gewerkt aan verlaging van hun kosten.

We raden u ook aan ons andere artikel te lezen, waarin we in detail hebben beschreven hoe u met uw eigen handen een waterstofgenerator voor uw huis kunt maken. Meer details - ga via een link.

In tegenstelling tot LPG en LNG is vloeibaar gemaakte waterstof veel explosiever. Het kleinste lek in verband met zuurstof geeft een gas-luchtmengsel, dat bij de geringste vonk ontsteekt. En opslag van vloeibare waterstof is alleen mogelijk in speciale cryogene containers. Er zijn nog te veel nadelen van waterstofbrandstof.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Hoe vloeibaar gemaakt gas te produceren en waarom het vloeibaar wordt gemaakt:

Alles over vloeibare gassen:

Er zijn verschillende technologieën voor het vloeibaar maken van gas. Ze hebben hun eigen voor methaan en hun eigen voor propaan-butaan. Tegelijkertijd is het goedkoper om LPG te krijgen en is het gemakkelijker en veiliger om te vervoeren / op te slaan. Het verkrijgen van methaan LNG is een duurder en complexer proces. Bovendien vereist de hervergassing gespecialiseerde apparatuur. Tegelijkertijd is er meer vraag naar methaan op de markt, dus het wordt veel in grote hoeveelheden vloeibaar gemaakt.

Heeft u verduidelijkende vragen of uw deskundig oordeel over het onderwerp vloeibaar maken van gas? Misschien heb je iets toe te voegen aan het bovenstaande. Voel je vrij om het artikel in het onderstaande vak te vragen en / of te reageren.