Com i per què el gas liquat: tecnologia de producció i àmbit d’ús del gas liquat

Les tecnologies relacionades amb l'extracció, el transport i la transformació de gas natural s'estan desenvolupant ràpidament. I molts avui han escoltat les sigles LNG (LPG) i LPG (LNG). Gairebé cada dia, es menciona el combustible de gas natural a les notícies en un context o altre.

Però, heu d’admetre que, per tenir una comprensió clara del que passa, és important comprendre inicialment com es liqua el gas, per què es fa i quins beneficis dóna o no dóna. I hi ha molts matisos en aquesta qüestió.

Per licuar hidrocarburs gasosos, s’estan construint grans plantes d’alta tecnologia. A continuació, entendrem atentament: per què cal tot això i com succeeix.

Per què liquar el gas natural?

El combustible blau s’extreu de les entranyes de la terra com a barreja de metà, età, propà, butà, heli, nitrogen, sulfur d’hidrogen i altres gasos, així com els seus diversos derivats.

Algunes d’elles s’utilitzen a la indústria química, i algunes es cremen a les calderes o turbines per generar calor i electricitat. A més, alguns dels extrets s'utilitzen com a combustible del motor de gas.

Els càlculs de la indústria del gas demostren que si cal lliurar combustible blau a una distància de 2500 km o més, en una forma liquada, sovint és més rendible fer-ho que per gasoducte.

El motiu principal per licuar gas natural és la simplificació del seu transport a llargues distàncies. Si el consumidor i el pou de gasolina es troben en un terreny proper entre si, és més fàcil i rendible fer una canonada entre ells. Però en alguns casos, construir una carretera és massa cara i problemàtica a causa dels matisos geogràfics. Per tant, recorren a diverses tecnologies per produir GNL o GLP en forma líquida.

Economia i seguretat del transport

Després de licuar el gas, ja es bombeja en forma de líquid en contenidors especials per al transport per mar, riu, carretera i / o ferrocarril.En aquest cas, tecnològicament, la liquidació és un procés bastant costós des del punt de vista energètic.

A diferents plantes, això suposa fins a un 25% del volum inicial de combustible. És a dir, per generar l’energia necessària per la tecnologia, heu de cremar fins a 1 tona de GNL per cada tres tones de forma acabada. Però el gas natural ara té una gran demanda, tot paga els seus fruits.

En forma liquada, el metà (propà-butà) ocupa un volum 500-600 vegades menor que en estat gasós

Mentre que el gas natural es troba en estat líquid, és incombustible i no explosiu. Només després de l'evaporació durant la regasificació, obtingut mescla de gas resulta ser adequat per cremar-lo calderesi fogons de cuina. Per tant, si s'utilitza GNL o GLP com a combustible d'hidrocarburs, s'han de regasificar.

Ús en diversos camps

Molt sovint, els termes “gas liquat” i “gas liquat” s’esmenten en el context del transport d’energia hidrocarbonada. És a dir, es produeix la primera producció de combustible blau i, després, la seva conversió a GLP o GNL. A continuació, es transporta el líquid resultant i es torna a tornar a l'estat gasós per a una o altra aplicació.

LHG (gas licuat de petroli) per a un 95% i més consisteix en una barreja propà-butà i GNL (gas natural liquat) per a un 85-95% de metà. Es tracta d'un tipus de combustible similar i radicalment diferent.

Els GLP de propà-butà s’utilitzen principalment com a:

• combustible del motor de gas;
• combustible per a la injecció en dipòsits de gas de sistemes de calefacció autònoms;
• líquids per alimentar encenedors i bombones de gas amb una capacitat de 200 ml a 50 litres.

El GNL normalment es produeix exclusivament per al transport de llarga distància. Si hi ha prou capacitat per emmagatzemar GLP que pugui suportar la pressió de diverses atmosferes, caldrà que per a metà liquat es necessiten tancs criogènics especials.

Els equips d’emmagatzematge de GNL són altament tecnològics i ocupen molt d’espai. L'ús d'aquest combustible als cotxes no és rendible a causa de l'elevat cost dels cilindres. Els camions de GNL en forma de models experimentals únics ja circulen per les carreteres, però en el segment de vehicles de viatgers és poc probable que es pugui trobar una aplicació àmplia en un futur proper.

El metà liquat com a combustible s’utilitza cada cop més en funcionament:

• locomotores ferroviàries;
• vaixells marins;
• transport fluvial.

A més d’utilitzar-se com a transportador d’energia, el GLP i el GNL també s’utilitzen directament en forma líquida en plantes de gas i petroquímica. Fabricen diversos plàstics i altres materials a base d’hidrocarburs.

Tecnologies per a produir GLP i GNL

Per convertir metà de gas en líquid, s’ha de refrigerar a -163 ºC. Però els liquats de propà-butà ja són als -40 °C. Per tant, la tecnologia i els costos són molt diferents en ambdós casos.

Un litre de GNL té aproximadament 1,38 metres cúbics. m de la font de gas natural (aquesta xifra depèn de la temperatura i la pressió), una disminució del volum d’unes 620 vegades

Per licuar gas natural s'utilitzen les tecnologies següents de diferents empreses:

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

Tots ells es basen en els processos de compressió i / o intercanvi de calor. L’operació de liquidació té lloc a la planta en diverses etapes, durant les quals el gas es comprimeix gradualment i es refreda fins a la temperatura de la transició a la fase líquida.

Preparació de barreja de gas

Abans de començar a liquar el gas natural brut, cal eliminar aigua, heli, hidrogen, nitrogen, compostos de sofre i altres impureses. Per això, la tecnologia d’adsorció de purificació profunda d’una barreja de gas s’aplica normalment passant-la per tamisos moleculars.

Després es produeix la segona etapa de preparació de la matèria primera, durant la qual s’eliminen hidrocarburs pesats. Com a resultat, només es mantenen al gas etan i metà (o propà i butà) amb menys del 5% de impureses al gas, de manera que aquesta fracció pot començar a refrigerar-se i liquar-se.

La preparació inicial amb l'eliminació de tot el innecessari del gas natural es fa per protegir els equips de refrigeració dels efectes agressius de l'aigua, diòxid de carboni, compostos de sofre, etc.

La fracció permet desfer-se de les impureses nocives i assignar només el gas principal per a la posterior liquació. A una pressió d’1 atm, la temperatura de transició a l’estat líquid per al metà és de -163 ° C, d’etan -88 ° C, de propà -42 ° C, i de butà -0,5 ° C.

Aquestes diferències de temperatura només expliquen la raó per la qual es divideixen en fraccions i només llavors liquiten el gas que entra a la planta. No hi ha una única tecnologia de liquidació per a tot tipus de compostos hidrocarbonats gasosos. Per a cadascun d’ells és necessari construir i aplicar la seva pròpia línia de producció.

El principal procés de licuació

La base per convertir el gas en estat líquid és el cicle de refrigeració, durant el qual la calor és transferida per un refrigerant o un altre d’un medi amb temperatura baixa a un medi amb un nivell superior. Aquest procés és multicapa i requereix la disponibilitat de potents compressors per a l’expansió / contracció del transportador de calor i els intercanviadors de calor.

Les tecnologies de compressió són d’alta tecnologia, energètica i costoses, però en un cicle permeten comprimir el gas immediatament entre 5 i 12 vegades

Com a refrigerant en diferents etapes de liquatació, s'utilitzen els següents:

• propà;
• metà;
• età;
• nitrogen
• aigua (mar i depurada);
• l’aire.

Per exemple, per a la refrigeració primària del gas natural a Yamal-LNG Novatek, s’utilitza aire àrtic fresc, que permet baixar la temperatura de la matèria prima amb uns mínims costos immediatament fins a +10 ° С. I durant els calorosos mesos d’estiu, en lloc d’aquest, es preveu utilitzar l’aigua de mar de l’oceà Àrtic, que, independentment de l’època de l’any, es troba a una profunditat de 3-4 ° C.

Al mateix temps, s’utilitza el nitrogen obtingut directament a l’interior de l’aire com a refrigerant final a la península de Yamal. Com a resultat, l'Àrtic proporciona tot el necessari per a la producció de GNL, des de la font de gas natural fins als agents de treball utilitzats en el procés de liquefacció.

El propà es liqua de manera similar al metà. Només es requereixen temperatures de refrigeració molt menys baixes - menys 42 ° C contra menys 163 ° C. Per tant, la licuacció gas per als dipòsits de gas costa diverses vegades menys, però el GLP de propà-butà resultant és menor en el mercat.

Transport i emmagatzematge

Gairebé tot el volum de GNL és transportat per grans camions cisterna de gas marítims d'una costa a una altra. El transport per terra està limitat per la necessitat de mantenir la temperatura del "combustible blau líquid" a valors d'aproximadament -160 ° C, en cas contrari, el metà comença a convertir-se en estat de gas i es converteix en explosiu.

Els cilindres de 5-50 litres amb pressió interna de fins a 1,5-2 MPa i les capacitats de dipòsit més grans dissenyats per a 5 a 17 MPa s'utilitzen per al transport de GLP

La pressió al dipòsit de GNL és propera a la atmosfèrica. Tanmateix, si la temperatura del metà líquid ascendeix per sobre dels -160 ºC, es començarà a convertir de líquid a gas. Com a resultat, la pressió al dipòsit començarà a augmentar, cosa que suposa un greu perill. Per tant, els camions cisterna per al transport de GNL estan equipats amb instal·lacions per mantenir baixes temperatures i una potent capa d'aïllant de la calor.

El GLP es regasifica en gas directament al dipòsit de gas. I la regasificació de GNL es realitza a plantes industrials especials sense accés a oxigen. En física, el metà líquid es converteix gradualment en gas a una temperatura positiva. Tanmateix, si això passa directament a l’aire fora de condicions especials, un procés així provocarà una explosió.

Després que el gas natural en forma de GNL es liqua a la planta, es transporta i es torna a convertir a la planta (només regasificació) en estat gasós per a un major ús.

Perspectives d’hidrogen liquat

A més de la licuació directa i l'ús d'aquesta forma, també es pot obtenir un gas més energètic, l'hidrogen, a partir del gas natural. El metà és CH₄propà C₃N₈però butà C₄N₁₀.

El component d’hidrogen està present en tots aquests combustibles fòssils, només cal ressaltar-lo.

Els principals avantatges de l’hidrogen són l’amabilitat mediambiental i l’aparició generalitzada de la naturalesa, però l’elevat preu de la liqüabilització i les pèrdues per evaporació constant pràcticament anul·len aquests avantatges.

Per transferir hidrogen d’un estat de gas a un líquid, s’ha de refrigerar fins a -253 ºC. Per a això, s’utilitzen sistemes de refrigeració a diverses etapes i unitats de compressió / expansió. Tot i que aquestes tecnologies són massa cares, però es treballa per reduir el seu cost.

També et recomanem que llegeixis el nostre altre article, on descrivim amb detall com fer amb el teu propi cos un generador d’hidrogen per a la teva llar. Més detalls: vaja per enllaç.

A més, a diferència del GLP i del GNL, l’hidrogen liquat és molt més explosiu. La menor fuita en relació amb l’oxigen dóna una barreja gas-aire, que s’encén des de la més mínima espurna. I l'emmagatzematge d'hidrogen líquid només és possible en contenidors especials criogènics. Encara hi ha massa cons de combustible d’hidrogen.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Com es produeix gas liquat i per què es liqua:

Tot sobre gasos liquats:

Hi ha diverses tecnologies de liquidació de gasos. Tenen els propis de metà i propis de butà. Al mateix temps, és més barat obtenir GLP i és més fàcil i segur de transportar-lo / emmagatzemar-lo. L’obtenció de metà GNL és un procés més car i complex. A més, la seva regasificació requereix equipament especialitzat. Al mateix temps, el metà té una demanda més gran al mercat, de manera que es liquida molt en grans volums.

Tens preguntes aclaridores o la teva opinió experta sobre el tema de la liquidació de gasos? Potser teniu alguna cosa a afegir a les anteriors. No dubteu a preguntar i / o comentar l'article sobre el quadre següent.