Hur och varför kondenserad gas: produktionsteknologi och omfattning av användning av kondenserad gas

Teknologier relaterade till utvinning, transport och bearbetning av naturgas utvecklas snabbt. Och många idag har hört förkortningarna LNG (LPG) och LPG (LNG). Nästan varannan dag nämns naturgasbränsle i nyheterna i ett eller annat sammanhang.

Men du måste erkänna att för att få en klar förståelse av vad som händer är det viktigt att inledningsvis förstå hur gas kondenseras, varför detta görs och vilka fördelar det ger eller inte ger. Och det finns många nyanser i denna fråga.

För att kondensera gasformiga kolväten byggs stora högteknologiska anläggningar. Därefter förstår vi noggrant: varför allt detta behövs och hur det händer.

Varför flytande naturgas?

Blått bränsle extraheras från tarmarna i jorden som en blandning av metan, etan, propan, butan, helium, kväve, vätesulfid och andra gaser, liksom deras olika derivat.

Vissa av dem används i den kemiska industrin och andra bränns i pannor eller turbiner för att generera värme och elektricitet. Dessutom används en del av det utvunna som bränsle för gasmotorer.

Gasbranschens beräkningar visar att om blått bränsle måste levereras på ett avstånd av 2500 km eller mer, så är det i flytande form ofta mer lönsamt att göra detta än med rörledning

Det främsta skälet till att kondensera naturgas är förenklingen av dess transport över långa avstånd. Om konsumenten och bränsle för gasbränsle är belägna på land nära varandra är det lättare och mer lönsamt att lägga ett rör mellan dem. Men i vissa fall är det för dyrt och problematiskt att bygga en motorväg på grund av geografiska nyanser. Därför tillämpar de olika tekniker för att producera LNG eller LPG i flytande form.

Ekonomi och transportsäkerhet

Efter att gasen är kondenserad pumpas den redan i form av vätska i specialbehållare för transport till sjöss, flod, väg och / eller järnväg.I detta fall är kondensering en ganska kostsam process ur energisynpunkt.

Vid olika anläggningar tar detta upp till 25% av den ursprungliga bränslevolymen. Det vill säga för att generera den energi som krävs av tekniken måste du bränna upp till 1 ton LNG för varje tre ton av den i färdig form. Men naturgas är nu efterfrågad, allt lönar sig.

I flytande form upptar metan (propan-butan) en 500-600 gånger mindre volym än i gasformigt tillstånd

Medan naturgas är i flytande tillstånd är den icke brännbar och icke-explosiv. Endast efter indunstning under regasifiering, erhållen gasblandning visar sig vara lämplig att bränna in pannoroch kokplattor. Därför, om LNG eller LPG används som kolväte, måste de omklassificeras.

Använd i olika fält

Oftast nämns termerna "flytande gas" och "flytande gas" i samband med transport av kolvätenergi. Det vill säga den första produktionen av blått bränsle sker och sedan omvandlingen till LPG eller LNG. Därefter transporteras den resulterande vätskan och återförs sedan igen till gasformigt tillstånd för en eller annan applikation.

LHG (kondenserad petroleumgas) för 95% och mer består av en propan-butan-blandning och LNG (kondenserad naturgas) för 85–95% metan. Dessa är liknande och radikalt olika typer av bränsle.

LPG från propan-butan används huvudsakligen som:

• gasmotorbränsle;
• bränsle för injektion i gastankar i autonoma värmesystem;
• vätskor för tankning av tändare och gascylindrar med en kapacitet av 200 ml till 50 liter.

LNG produceras vanligtvis uteslutande för långväga transporter. Om det finns tillräckligt med kapacitet att lagra LPG som tål tryck av flera atmosfärer krävs speciella kryogentankar för flytande metan.

LNG-lagringsutrustning är mycket teknisk och tar mycket plats. Att använda sådant bränsle i bilar är inte lönsamt på grund av cylinderns höga kostnad. LNG-lastbilar i form av enskilda experimentella modeller kör redan på vägarna, men inom personbilsegmentet är det osannolikt att det "flytande" bränslet kommer att hitta bred tillämpning inom en snar framtid.

Flytande metan som bränsle används nu alltmer i drift:

• järnvägslokomotiv;
• havsfartyg;
• flodtransport.

Förutom att de används som energibärare används LPG och LNG också direkt i flytande form vid gas- och petrokemiska anläggningar. De tillverkar olika plaster och andra kolvätebaserade material.

Teknologier för att producera LPG och LNG

För att omvandla metan från gas till vätska måste den kylas till -163 ° C. Men propan-butan kondenserar redan vid -40 °C. Teknologi och kostnader är därför mycket olika i båda fallen.

En liter LNG är cirka 1,38 kubikmeter. m källan för naturgas (denna siffra beror på temperatur och tryck), en minskning i volym på cirka 620 gånger

Följande tekniker från olika företag används för att kondensera naturgas:

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

Alla är baserade på processerna för komprimering och / eller värmeväxling. Flytningsförloppet äger rum vid anläggningen i flera steg, under vilken gasen gradvis komprimeras och kyls till temperaturen för övergången till vätskefasen.

Gasblandning

Innan man börjar kondensera rå naturgas krävs det att man tar bort vatten, helium, väte, kväve, svavelföreningar och andra föroreningar. För detta tillämpas vanligtvis adsorptionstekniken för djup rening av en gasblandning genom att leda den genom molekylsiktar.

Sedan inträffar det andra steget för framställning av råmaterialet, under vilket tunga kolväten avlägsnas. Som ett resultat kvarstår endast etan och metan (eller propan och butan) med mindre än 5% föroreningar i gasen så att denna fraktion kan börja kylas och kondenseras.

Inledande beredning med avlägsnande av allt onödigt från naturgas görs för att skydda kylutrustningen mot de aggressiva effekterna av vatten, koldioxid, svavelföreningar etc.

Fraktionering gör att du kan bli av med skadliga föroreningar och endast tilldela huvudgas för efterföljande kondensering. Vid ett tryck av 1 atm är övergångstemperaturen till vätsketillståndet för metan -163 ° С, för etan -88 ° С, för propan -42 ° С och för butan -0,5 ° С.

Bara dessa temperaturskillnader förklarar orsaken till att de är uppdelade i fraktioner och först då kondenserar de gasen som kommer in i anläggningen. Det finns ingen enda flytande teknik för alla typer av gasformiga kolväteföreningar. För var och en av dem är det nödvändigt att bygga och tillämpa sin egen produktionslinje.

Den huvudsakliga processen för kondensering

Grunden för att omvandla gas till ett flytande tillstånd är kylcykeln, under vilken värme överförs av ett eller annat kylmedel från ett medium med låg temperatur till ett medium med ett högre. Denna process är flerstegs och kräver tillgång till kraftfulla kompressorer för expansion / sammandragning av värmebäraren och värmeväxlarna.

Komprimeringstekniker är högteknologiska, energikrävande och kostsamma, men i en cykel tillåter de att komprimera gasen omedelbart 5–12 gånger

Som kylmedium i olika stadier av kondensation används följande:

• propån;
• metan;
• etan;
• kväve;
• vatten (hav och renat);
• luften.

Till exempel, för den primära kylningen av naturgas vid Yamal-LNG Novatek, används sval arktisk luft, vilket gör det möjligt att sänka temperaturen på råmaterialet med minimikostnader omedelbart till + 10 ° С. Och under de varma sommarmånaderna, istället för det, är det planerat att använda havsvatten från Ishavet, som oavsett årstid är på ett djup av 3-4 ° C.

Samtidigt används kväve som erhålls direkt på plats från luften som det slutliga kylmediet på Yamal-halvön. Som ett resultat tillhandahåller Arktis allt som behövs för LNG-produktion - från källan till naturgas till de arbetsmedel som används i kondensationsprocessen.

Propan kondenseras på liknande sätt som metan. Endast kyltemperaturer krävs för att det är mycket mindre lågt - minus 42 ° C mot minus 163 ° C. Därför kondensering gas för gastankar kostar flera gånger mindre, men den resulterande propan-butan-gasen i sig är mindre efterfrågan på marknaden.

Transport och lagring

Nästan hela volymen av LNG transporteras av stora havsgasfartyg från en kust till en annan. Landtransport begränsas av behovet av att hålla temperaturen på "flytande blått bränsle" vid värden på cirka -160 ° C, annars bör metan förvandlas till ett gasstillstånd och blir explosivt.

Cylindrar på 5–50 liter med inre tryck upp till 1,5–2 MPa och större tankkapacitet designade för 5–17 MPa används för LPG-transport

Trycket i LNG-tanken är nära atmosfäriskt. Men om temperaturen på flytande metan stiger över -160 ° C, kommer den att börja förvandlas från vätska till gas. Som ett resultat kommer trycket i tanken att börja stiga, vilket utgör en allvarlig fara. Därför är tankbilar för LNG-transporter utrustade med installationer för att upprätthålla låga temperaturer och ett kraftfullt lager av värmeisolator.

LPG regasifieras till gas direkt i gastanken. Och LNG-omklassificering utförs vid speciella industrianläggningar utan syreåtkomst. I fysik omvandlas flytande metan gradvis till gas vid en positiv temperatur. Men om detta händer direkt i luften utanför speciella förhållanden, kommer en sådan process att leda till en explosion.

Efter att naturgas i form av LNG kondenseras vid anläggningen, transporteras den, och sedan återigen vid anläggningen (endast regasifiering) omvandlas tillbaka till ett gasformigt tillstånd för vidare användning.

Utsikterna för flytande väte

Förutom direkt kondensering och användning i denna form kan ytterligare en energibärare, väte, erhållas från naturgas. Metan är CH₄propan C₃H₈men butan C₄H₁₀.

Vätekomponenten finns i alla dessa fossila bränslen, du behöver bara lyfta fram den.

De huvudsakliga fördelarna med väte är miljövänlighet och utbredd förekomst i naturen, men det höga priset på dess flytning och förluster på grund av konstant avdunstning negerar praktiskt taget dessa fördelar

För att överföra väte från ett gastillstånd till en vätska måste det kylas till -253 ° C. För detta används flerstegskylsystem och kompressions- / expansionsenheter. Medan sådan teknik är för dyr, men arbetet görs för att minska deras kostnader.

Vi rekommenderar också att du läser vår andra artikel, där vi i detalj beskrev hur du gör en vätegenerator för ditt hem med dina egna händer. Mer information - gå via länk.

Till skillnad från LPG och LNG är flytande väte mycket mer explosivt. Den minsta läckan i samband med syre ger en gas-luftblandning som tänds från den minsta gnistan. Och lagring av flytande väte är endast möjligt i speciella kryogena behållare. Det finns fortfarande för många nackdelar med vätebränsle.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Hur man producerar kondenserad gas och varför den kondenseras:

Allt om flytande gaser:

Det finns flera tekniker för kondensering av gas. De har sina egna för metan och sina egna för propan-butan. Samtidigt är det billigare att få LPG, och det är lättare och säkrare att transportera / lagra. Att erhålla metan LNG är en dyrare och mer komplex process. Dessutom kräver dess omklassificering specialutrustning. Samtidigt är metan mer efterfrågad på marknaden idag, så det kondenseras mycket i stora volymer.

Har du klargörande frågor eller ditt expertutlåtande om ämnet gasförening? Kanske har du något att lägga till ovanstående. Känn dig fri att fråga och / eller kommentera artikeln i rutan nedan.