Sıvılaştırılmış gaz nasıl ve neden: üretim teknolojisi ve sıvılaştırılmış gazın kapsamı

Doğal gazın çıkarılması, taşınması ve işlenmesi ile ilgili teknolojiler hızla gelişmektedir. Ve bugün birçok kişi LNG (LPG) ve LPG (LNG) kısaltmalarını duymuştur. Neredeyse her gün doğal gaz yakıtından haberlerde bir bağlamda ya da başka bir bağlamda bahsediliyor.

Ancak, neler olduğunu net bir şekilde anlamak için, başlangıçta gazın nasıl sıvılaştırıldığını, bunun neden yapıldığını ve hangi faydaları sağladığını veya vermediğini anlamanız önemlidir. Ve bu konuda birçok nüans var.

Gaz halindeki hidrokarbonları sıvılaştırmak için yüksek teknolojili büyük tesisler inşa edilmektedir. Daha sonra, dikkatlice anlayacağız: tüm bunlara neden ihtiyaç duyulduğu ve nasıl gerçekleştiği.

Neden doğal gazı sıvılaştırmalı?

Mavi yakıt, metan, etan, propan, bütan, helyum, azot, hidrojen sülfür ve diğer gazların yanı sıra çeşitli türevlerinin bir karışımı olarak dünyanın bağırsaklarından çıkarılır.

Bazıları kimya endüstrisinde kullanılır ve bazıları ısı ve elektrik üretmek için kazanlarda veya türbinlerde yakılır. Ayrıca, çıkarılanların bir kısmı gaz motoru yakıtı olarak kullanılır.

Gaz endüstrisinin hesaplamaları, mavi yakıtın 2500 km veya daha fazla bir mesafede teslim edilmesi gerekiyorsa, sıvılaştırılmış bir formda, bunu boru hattına göre yapmaktan daha karlı olduğunu göstermektedir.

Doğal gazın sıvılaştırılmasının ana nedeni, uzun mesafelerde taşınmasının basitleştirilmesidir. Tüketici ve gaz yakıt kuyusu birbirine yakın bir arazide bulunuyorsa, aralarında bir boru döşemek daha kolay ve daha kârlıdır. Ancak bazı durumlarda, otoyol inşa etmek coğrafi nüanslar nedeniyle çok pahalı ve sorunludur. Bu nedenle, sıvı formda LNG veya LPG üretmek için çeşitli teknolojilere başvururlar.

Ekonomi ve Ulaştırma Güvenliği

Gaz sıvılaştırıldıktan sonra, deniz, nehir, karayolu ve / veya demiryolu ile taşınması için özel kaplara sıvı şeklinde pompalanır.Bu durumda, teknolojik olarak sıvılaştırma, enerji açısından oldukça maliyetli bir süreçtir.

Farklı tesislerde, bu ilk yakıt hacminin% 25'ini alır. Yani, teknolojinin ihtiyaç duyduğu enerjiyi üretmek için, her üç tonu için 1 ton LNG'yi bitmiş formda yakmanız gerekir. Ancak doğal gaz şimdi büyük talep görüyor, her şey karşılığını veriyor.

Sıvılaştırılmış formda, metan (propan-bütan) gaz halindekinden 500-600 kat daha küçük bir hacme sahiptir.

Doğal gaz sıvı haldeyken, yanıcı ve patlayıcı değildir. Sadece yeniden gazlaştırma sırasında buharlaşmadan sonra, gaz karışımı yanmaya uygun olduğu ortaya çıktı kazanlarve ocaklar. Bu nedenle, hidrokarbon yakıtı olarak LNG veya LPG kullanılırsa, yeniden gazlandırılmalıdır.

Çeşitli alanlarda kullanım

Çoğu zaman, "sıvılaştırılmış gaz" ve "sıvılaştırılmış gaz" terimleri hidrokarbon enerjisinin taşınması bağlamında belirtilmektedir. Yani, ilk mavi yakıt üretimi gerçekleşir ve daha sonra LPG veya LNG'ye dönüşür. Daha sonra, elde edilen sıvı taşınır ve daha sonra belirli bir uygulama için tekrar gaz haline geri döndürülür.

% 95 ve daha fazlası için LHG (sıvılaştırılmış petrol gazı) bir propan-bütan karışımı ve% 85-95 metan için LNG (sıvılaştırılmış doğal gaz) içerir. Bunlar benzer ve kökten farklı yakıt türleridir.

Propan-bütandan gelen LPG esas olarak şu şekilde kullanılır:

• gaz motoru yakıtı;
• otonom ısıtma sistemlerinin gaz tanklarına enjeksiyon için yakıt;
• 200 ml ila 50 litre kapasiteli çakmak ve gaz tüplerinin yakıt ikmali için sıvılar.

LNG genellikle sadece uzun mesafeli nakliye için üretilir. Birkaç atmosferin basıncına dayanabilecek LPG'yi depolamak için yeterli kapasite varsa, sıvılaştırılmış metan için özel kriyojenik tanklar gereklidir.

LNG depolama ekipmanları son derece teknolojik ve çok yer kaplıyor. Silindirlerin yüksek maliyeti nedeniyle bu tür yakıtların otomobillerde kullanılması karlı değildir. Tek deneysel modeller şeklindeki LNG kamyonları zaten yollarda sürüyor, ancak binek otomobil segmentinde bu “sıvı” yakıtın yakın gelecekte geniş bir uygulama bulması pek mümkün değil.

Yakıt olarak sıvılaştırılmış metan, günümüzde giderek daha fazla kullanılmaktadır:

• demiryolu lokomotifleri;
• deniz gemileri;
• nehir taşımacılığı.

Enerji taşıyıcı olarak kullanılmasının yanı sıra, LPG ve LNG de doğrudan gaz ve petrokimya tesislerinde sıvı halde kullanılmaktadır. Çeşitli plastikler ve diğer hidrokarbon bazlı malzemeler yaparlar.

LPG ve LNG üretimi için teknolojiler

Metanı gazdan sıvıya dönüştürmek için -163 ° C'ye soğutulmalıdır. Ancak propan-bütan sıvıları zaten -40'da °C. Buna göre, teknoloji ve maliyetler her iki durumda da çok farklıdır.

Bir litre LNG yaklaşık 1,38 metreküptür. Doğal gaz kaynağının m (bu rakam sıcaklık ve basınca bağlıdır), hacimde yaklaşık 620 kat azalma

Doğal gazın sıvılaştırılması için farklı şirketlerden aşağıdaki teknolojiler kullanılmaktadır:

• AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
• Optimize Edilmiş Basamaklı
• DMR;
• PRICO;
• MFC;
• GTL ve diğ.

Hepsi sıkıştırma ve / veya ısı alışverişi süreçlerine dayanmaktadır. Sıvılaştırma işlemi tesiste birkaç aşamada gerçekleşir, bu sırada gaz yavaş yavaş sıkıştırılır ve sıvı faza geçiş sıcaklığına soğutulur.

Gaz karışımı hazırlama

Ham doğal gazı sıvılaştırmaya başlamadan önce, su, helyum, hidrojen, azot, kükürt bileşiklerini ve diğer safsızlıkları gidermek gerekir. Bunun için, bir gaz karışımının derin saflaştırma adsorpsiyon teknolojisi, genellikle moleküler eleklerden geçirilerek uygulanır.

Daha sonra, hammaddenin hazırlanmasının ikinci aşaması meydana gelir, bu sırada ağır hidrokarbonlar çıkarılır. Sonuç olarak, gazda sadece% 5'ten daha az safsızlığa sahip etan ve metan (veya propan ve bütan) kalır, böylece bu fraksiyon soğutulmaya ve sıvılaştırılmaya başlanabilir.

Soğutma ekipmanını su, karbondioksit, sülfür bileşikleri vb.

Fraksiyonlama, zararlı kirliliklerden kurtulmanızı ve daha sonraki sıvılaştırma için sadece ana gazı tahsis etmenizi sağlar. 1 atm basınçta, metan için sıvı duruma geçiş sıcaklığı -163 ° С, etan -88 ° С, propan için -42 ° С ve bütan -0.5 ° С'dir.

Sadece bu sıcaklık farklılıkları neden fraksiyonlara ayrıldıklarını açıklar ve ancak o zaman bitkiye giren gazı sıvılaştırırlar. Tüm gaz halindeki hidrokarbon bileşikleri için tek bir sıvılaştırma teknolojisi yoktur. Her biri için kendi üretim hatlarını inşa etmek ve uygulamak gerekir.

Sıvılaşma ana süreci

Gazı sıvı duruma dönüştürmenin temeli, ısının bir soğutucu veya diğeri tarafından düşük sıcaklıklı bir ortamdan daha yüksek olan bir ortama aktarıldığı soğutma döngüsüdür. Bu işlem çok aşamalıdır ve ısı taşıyıcısının ve ısı eşanjörlerinin genleşmesi / daralması için güçlü kompresörlerin bulunmasını gerektirir.

Sıkıştırma teknolojileri yüksek teknoloji, enerji yoğun ve maliyetlidir, ancak bir döngüde gazın hemen 5-12 kez sıkıştırılmasına izin verir

Sıvılaştırmanın farklı aşamalarında bir soğutucu olarak aşağıdakiler kullanılır:

• propan;
• metan;
• etan;
• azot;
• su (deniz ve saflaştırılmış);
• hava.

Örneğin, Yamal-LNG Novatek'teki doğal gazın birincil soğutması için, hammaddenin sıcaklığını hemen en az + 10 ° С'ye düşürmeye izin veren serin Arktik hava kullanılır. Ve sıcak yaz aylarında, bunun yerine, yılın zamanından bağımsız olarak 3-4 ° C derinlikte olan Arktik Okyanusu'ndan deniz suyu kullanılması planlanmaktadır.

Aynı zamanda, havadan doğrudan yerinde elde edilen azot, Yamal Yarımadası'nda son soğutucu olarak kullanılır. Sonuç olarak, Arktik doğal gaz kaynağından sıvılaştırma işleminde kullanılan çalışma maddelerine kadar LNG üretimi için gerekli her şeyi sağlar.

Propan, metana benzer şekilde sıvılaştırılır. Sadece soğutma sıcaklıkları çok daha düşük - eksi 42 ° C eksi 163 ° C'ye ihtiyaç duyar. Bu nedenle sıvılaşma gaz tankları için gaz maliyeti birkaç kat daha azdır, ancak ortaya çıkan propan-bütan LPG'nin kendisi piyasada daha az talep görmektedir.

Nakliye ve depolama

LNG'nin neredeyse tüm hacmi, büyük deniz gaz tankerleri tarafından bir kıyıdan diğerine taşınır. Kara yoluyla ulaşım, "sıvı mavi yakıt" sıcaklığının yaklaşık -160 ° C'lik değerlerde tutulması gereği ile sınırlıdır, aksi takdirde metan gaz haline dönüşür ve patlayıcı hale gelir.

1,5–2 MPa'ya kadar dahili basınçlı 5–50 litrelik silindirler ve 5-17 MPa için tasarlanmış daha büyük tank kapasiteleri LPG nakliyesi için kullanılır

LNG tankındaki basınç atmosfer basıncına yakındır. Bununla birlikte, sıvı metan sıcaklığı -160 ° C'nin üzerine çıkarsa, sıvıdan gaza dönüşmeye başlayacaktır. Sonuç olarak, tanktaki basınç yükselmeye başlayacak ve bu da ciddi bir tehlike oluşturmaktadır. Bu nedenle, LNG nakliyesi için tankerler, düşük sıcaklıkları korumak için tesisler ve güçlü bir ısı yalıtımı tabakası ile donatılmıştır.

LPG doğrudan gaz tankında gaza dönüşür. Ve LNG'nin yeniden gazlandırılması, oksijen erişimi olmayan özel endüstriyel tesislerde gerçekleştirilir. Fizikte, sıvı metan yavaş yavaş pozitif bir sıcaklıkta gaza dönüştürülür. Bununla birlikte, bu doğrudan özel koşulların dışındaki havada gerçekleşirse, böyle bir süreç patlamaya yol açacaktır.

LNG formundaki doğal gaz, tesiste sıvılaştırıldıktan sonra, nakledilir ve daha sonra yine tesiste (sadece yeniden gazlaştırma) daha fazla kullanım için tekrar gaz haline dönüştürülür.

Sıvılaştırılmış hidrojen beklentileri

Doğrudan sıvılaştırmaya ve bu formda kullanılmaya ek olarak, bir başka enerji taşıyıcı hidrojen de doğal gazdan elde edilebilir. Metan CH₄propan C₃'H₈ancak bütan C₄'H₁₀.

Hidrojen bileşeni tüm bu fosil yakıtlarda bulunur, sadece vurgulamanız gerekir.

Hidrojenin ana avantajları, çevre dostu olma ve doğada yaygın oluşumdur, ancak sıvılaşmanın yüksek fiyatı ve sürekli buharlaşmadan kaynaklanan kayıplar pratik olarak bu avantajları olumsuz etkiler.

Hidrojeni gaz durumundan sıvıya aktarmak için -253 ° C'ye soğutulması gerekir. Bunun için çok kademeli soğutma sistemleri ve sıkıştırma / genleşme üniteleri kullanılmaktadır. Bu teknolojiler çok pahalı olsa da, maliyetlerini azaltmak için çalışmalar yapılıyor.

Eviniz için kendi elinizle nasıl bir hidrojen jeneratörü yapacağınızı ayrıntılı olarak açıkladığımız diğer makalemizi de okumanızı öneririz. Daha fazla ayrıntı - git bağlantıya göre.

Ayrıca, LPG ve LNG'den farklı olarak, sıvılaştırılmış hidrojen çok daha patlayıcıdır. Oksijen ile bağlantılı en küçük sızıntı, en ufak bir kıvılcımdan ateşlenen bir gaz-hava karışımı verir. Sıvı hidrojenin depolanması sadece özel kriyojenik kaplarda mümkündür. Hala hidrojen yakıtının çok fazla eksileri var.

Konu hakkında sonuçlar ve faydalı video

Sıvılaştırılmış gaz nasıl üretilir ve neden sıvılaştırılır:

Sıvılaştırılmış gazlar hakkında her şey:

Birkaç gaz sıvılaştırma teknolojisi vardır. Metan için kendi ve propan-bütan için kendi var. Aynı zamanda, LPG almak daha ucuzdur ve taşınması / depolanması daha kolay ve daha güvenlidir. Metan LNG elde etmek daha pahalı ve karmaşık bir işlemdir. Ayrıca, yenilenmesi özel ekipman gerektirir. Aynı zamanda, metan bugün piyasada daha fazla talep görmektedir, bu nedenle büyük miktarlarda sıvılaştırılmaktadır.

Gaz sıvılaştırması konusunda açıklayıcı sorularınız veya uzman görüşünüz var mı? Belki yukarıdakilere ekleyeceğiniz bir şey var. Aşağıdaki kutudaki makaleyi sormaktan ve / veya yorum yapmaktan çekinmeyin.