Kako i zašto ukapljeni plin: tehnologija proizvodnje i opseg upotrebe ukapljenog plina

Tehnologije koje se odnose na vađenje, transport i preradu prirodnog plina brzo se razvijaju. I mnogi su danas čuli kratice LNG (LPG) i LPG (LNG). Gotovo svaki drugi dan u prirodnim se energijama spominje u vijestima u jednom ili drugom kontekstu.

Ali, morate priznati, da biste imali jasno razumijevanje onoga što se događa, važno je u početku razumjeti kako se plin ukapljuje, zašto se to radi i koje koristi donosi ili ne daje. I postoje mnoge nijanse u ovom pitanju.

Za ukapljivanje plinovitih ugljikovodika grade se velika postrojenja visoke tehnologije. Dalje ćemo pažljivo razumjeti: zašto je sve to potrebno i kako se događa.

Zašto ukapšati prirodni plin?

Plavo gorivo se izvlači iz utrobe zemlje u obliku mješavine metana, etana, propana, butana, helija, dušika, sumporovodika i drugih plinova, kao i njihovih različitih derivata.

Neki se koriste u kemijskoj industriji, a neki se spaljuju u bojlerima ili turbinama za proizvodnju topline i električne energije. Uz to, neki se vađeni koriste kao gorivo za plin.

Proračuni plinske industrije pokazuju da ako plavo gorivo treba isporučivati ​​na udaljenosti od 2500 km ili više, tada je u tekućem obliku to često isplativije od plinovoda

Glavni razlog za ukapljivanje prirodnog plina je pojednostavljenje njegovog transporta na velike udaljenosti. Ako se potrošač i bunar s plinskim gorivom nalaze na kopnu blizu, lakše je i isplativije postaviti cijev između njih. Ali u nekim je slučajevima gradnja autoceste preskupa i problematična zbog geografskih nijansi. Stoga pribjegavaju raznim tehnologijama za proizvodnju LNG-a ili UNP-a u tekućem obliku.

Ekonomija i sigurnost prometa

Nakon što se plin ukapljuje, on se već u obliku tekućine pumpa u posebne spremnike za prijevoz morem, rijekom, cestom i / ili željeznicom.U ovom slučaju, tehnološko ukapljivanje je s energetskog stajališta prilično skup proces.

U različitim postrojenjima to iznosi i do 25% početnog volumena goriva. Odnosno, da biste stvorili energiju potrebnu tehnologiji, u gotovom obliku morate sagorjeti do 1 tone LNG-a za svake tri tone toga. No, prirodni plin je sada u velikoj potražnji, sve se isplati.

U ukapljenom obliku, metan (propan-butan) zauzima 500-600 puta manji volumen nego u plinovitom stanju

Iako je prirodni plin u tekućem stanju, on je nezapaljiv i neeksplozivan. Tek nakon isparavanja tijekom regasifikacije, dobiveno plinska smjesa Ispada da je pogodno za izgaranje u kotlovii ploče za kuhanje. Stoga, ako se LNG ili UNP koriste kao ugljikovodično gorivo, tada se moraju ponovno regresirati.

Koristite u raznim poljima

Najčešće se termini „ukapljeni plin“ i „ukapljeni plin“ spominju u kontekstu transporta ugljikovodične energije. Odnosno, prvo se događa plavo gorivo, a potom njegova pretvorba u UNP ili UNP. Zatim se dobivena tekućina transportira i zatim ponovo vraća u plinovito stanje za jednu ili drugu primjenu.

LHG (ukapljeni naftni plin) za 95% i više sastoji se od smjese propan-butana, a LNG (ukapljeni prirodni plin) za 85–95% metana. To su slične i radikalno različite vrste goriva.

UNP iz propan-butana uglavnom se koristi kao:

• gorivo na plinski motor;
• gorivo za ubrizgavanje u plinske rezervoare autonomnih sustava grijanja;
• tekućine za punjenje upaljača i plinske boce zapremine od 200 ml do 50 litara.

LNG se proizvodi isključivo za prijevoz na duže relacije. Ako postoji dovoljno kapaciteta za skladištenje UNP-a koji može podnijeti pritisak nekoliko atmosfera, tada su za ukapljeni metan potrebni posebni kriogeni spremnici.

Oprema za skladištenje LNG-a visoko je tehnološka i zauzima puno prostora. Korištenje takvog goriva u automobilima nije isplativo zbog visokih troškova cilindara. Kamioni za UPP u obliku pojedinačnih eksperimentalnih modela već voze na cestama, ali u segmentu osobnih automobila ovo „tekuće“ gorivo vjerojatno neće naći široku primjenu u skoroj budućnosti.

Tečni metan kao gorivo sada se sve više koristi u radu:

• željezničke lokomotive;
• morska plovila;
• riječni promet.

Osim što se koriste kao energetski nosač, UNP i UNP se također koriste izravno u tekućem obliku u plinskim i petrokemijskim postrojenjima. Izrađuju razne plastike i druge materijale na bazi ugljikovodika.

Tehnologije za proizvodnju UNP i UNP

Da bi se metan pretvorio iz plina u tekućinu, mora se ohladiti na -163 ° C. Ali, propan-butan se ukapava već na -40 °C. Prema tome, tehnologija i troškovi vrlo su različiti u oba slučaja.

Jedna litra UNP-a iznosi oko 1,38 kubnih metara. m izvora prirodnog plina (ta brojka ovisi o temperaturi i tlaku), smanjenje volumena oko 620 puta

Za ukapljivanje prirodnog plina koriste se sljedeće tehnologije različitih tvrtki:

• AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
• Optimizirana kaskada
• DMR;
• PRICO;
• MFC;
• GTL i sur.

Svi se temelje na procesima kompresije i / ili izmjene topline. Operacija ukapljivanja odvija se u postrojenju u nekoliko faza, tijekom kojih se plin postupno komprimira i hladi do temperature prijelaza u tekuću fazu.

Priprema plinske smjese

Prije nego što započnete ukapljivanje sirovog prirodnog plina, potrebno je iz njega ukloniti vodu, helij, vodik, dušik, sumporne spojeve i ostale nečistoće. Za to se upotrebljava adsorpcijska tehnologija dubokog pročišćavanja plinske smjese propuštanjem kroz molekularna sita.

Tada dolazi do druge faze pripreme sirovina tijekom koje se uklanjaju teški ugljikovodici. Kao rezultat, u plinu ostaje samo etan i metan (ili propan i butan) s nečistoćama manjim od 5%, tako da se ta frakcija može početi hladiti i ukapljivati.

Početna priprema uklanjanjem svega nepotrebnog iz prirodnog plina vrši se radi zaštite rashladne opreme od agresivnih učinaka vode, ugljičnog dioksida, sumpornih spojeva itd.

Frakcioniranje vam omogućuje da se riješite štetnih nečistoća i dodijelite samo glavni plin za kasnije ukapljivanje. Pri tlaku od 1 atm, temperatura prijelaza u tekuće stanje za metan je -163 ° C, za etan -88 ° C, za propan -42 ° C, a za butan -0,5 ° C.

Upravo ove temperaturne razlike objašnjavaju razlog zašto se dijele u frakcije i tek tada ukapljuju plin koji ulazi u postrojenje. Ne postoji jedinstvena tehnologija ukapljivanja za sve vrste plinovitih ugljikovodičnih spojeva. Za svako od njih potrebno je izgraditi i primijeniti vlastitu proizvodnu liniju.

Glavni proces ukapljivanja

Osnova za pretvaranje plina u tekuće stanje je rashladni ciklus tijekom kojeg se jedno ili drugo rashladno sredstvo prenosi iz medija s niskom temperaturom u sredinu s višom. Ovaj je postupak višestepeni i zahtijeva dostupnost snažnih kompresora za širenje / kontrakciju nosača topline i izmjenjivača topline.

Kompresorske tehnologije su visokotehnološke, energetski velike i skupe, ali u jednom ciklusu omogućuju da se plin komprimira odmah 5-12 puta

Kao rashladno sredstvo u različitim fazama ukapljivanja koriste se sljedeći:

• propan;
• metan;
• etan;
• dušik;
• voda (morska i pročišćena);
• zrak.

Na primjer, za primarno hlađenje prirodnog plina u Yamal-LNG Novatek koristi se hladan arktički zrak, koji omogućava spuštanje temperature sirovine uz minimalne troškove odmah na +10 ° S. A u vrućim ljetnim mjesecima umjesto njega planira se koristiti morska voda iz Arktičkog oceana koja se bez obzira na doba godine nalazi na dubini od 3-4 ° C.

Istovremeno, dušik dobiven izravno iz zraka iz zraka koristi se kao završno rashladno sredstvo na poluotoku Yamal. Kao rezultat toga, Arktik osigurava sve što je potrebno za proizvodnju UNP-a - od izvora prirodnog plina do radnih tvari koja se koriste u postupku ukapljivanja.

Propan se ukapljuje na sličan način kao i metan. Samo su temperature hlađenja potrebne za puno niže temperature - minus 42 ° C naspram minus 163 ° C. Stoga ukapljivanje plin za spremnike plina košta nekoliko puta manje, ali sam nastali propan-butani UNP manje je potražnje na tržištu.

Prijevoz i skladištenje

Gotovo cjelokupni volumen UNP-a prevoze se velikim tankerima morskog plina s jedne obale na drugu. Prijevoz kopnom ograničen je potrebom da se održava temperatura "tekućeg plavog goriva" na vrijednostima od oko -160 ° C, u protivnom metan počinje pretvarati u stanje plina i postaje eksplozivan.

Cilindri od 5–50 litara s unutarnjim tlakom do 1,5–2 MPa i većim spremnikom dizajniranim za 5–17 MPa koriste se za prijevoz UNP-a

Tlak u UNP spremniku je blizu atmosferskog. Međutim, ako temperatura tekućeg metana poraste iznad -160 ° C, tada će se početi pretvarati iz tekućeg u plin. Kao rezultat, tlak u spremniku počet će rasti, što predstavlja ozbiljnu opasnost. Stoga su tankeri za prijevoz UNP-a opremljeni instalacijama za održavanje niskih temperatura i snažnim slojem toplinskog izolatora.

UNP se regalizira u plin izravno u spremniku za plin. A regalizacija LNG-a provodi se u posebnim industrijskim postrojenjima bez pristupa kisika. U fizici se tekući metan postupno pretvara u plin pri pozitivnoj temperaturi. Međutim, ako se to dogodi izravno u zraku izvan posebnih uvjeta, tada će takav postupak dovesti do eksplozije.

Nakon što se prirodni plin u obliku LNG-a ukapljuje u postrojenje, on se transportira, a zatim se ponovno u postrojenju (samo reasifikacija) pretvara u plinovito stanje za daljnju upotrebu.

Izgledi za ukapljeni vodik

Uz izravno ukapljivanje i upotrebu u ovom obliku, iz prirodnog plina može se dobiti još jedan nosač energije, vodik. Metan je CH₄propan C₃H₈ali butan C₄H₁₀.

Komponenta vodika prisutna je u svim tim fosilnim gorivima, samo je morate istaknuti.

Glavne prednosti vodika su prijatnost za okoliš i raširena pojava u prirodi, međutim, visoka cijena njegovog ukapanja i gubici zbog konstantnog isparavanja praktički poništavaju ove prednosti

Da bi se vodik iz plinskog stanja prebacio u tekućinu, potrebno ga je ohladiti na -253 ° C. Za to se koriste višestepeni sustavi hlađenja i kompresije / jedinice za širenje. Iako su takve tehnologije preskupe, ali rade se na smanjenju njihovih troškova.

Također preporučujemo da pročitate naš drugi članak, gdje smo detaljno opisali kako napraviti hidrogen generator za vaš dom vlastitim rukama. Više detalja - idi putem veze.

Također, za razliku od UNP-a i UNP-a, ukapljeni vodik je puno eksplozivniji. Najniže curenje u vezi s kisikom daje mješavinu plina i zraka, koja se zapali od najmanjeg iskra. A skladištenje tekućeg vodika moguće je samo u posebnim kriogenim spremnicima. Još uvijek ima previše nedostataka vodikovog goriva.

Zaključci i korisni video na temu

Kako se proizvodi ukapljeni plin i zašto se ukapljuje:

Sve o ukapljenim plinovima:

Postoji nekoliko tehnologija za ukapljivanje plina. Imaju vlastiti za metan, a svoj vlastiti za propan-butan. Istodobno, UNP je jeftiniji za prijem, te je prijevoz i skladištenje lakši i sigurniji. Dobivanje metanskog LNG-a skuplji je i složeniji postupak. Osim toga, za njezino ponovno uplaživanje potrebna je specijalna oprema. U isto vrijeme, metan je na tržištu više potražen, pa se u velikim količinama ukapljuje.

Imate li razjašnjavajuća pitanja ili svoje stručno mišljenje na temu ukapljivanja plina? Možda imate gore navedeno nešto dodati. Slobodno pitajte i / ili komentirajte članak u donjem okviru.