Bagaimana dan mengapa gas cecair: teknologi pengeluaran dan skop penggunaan gas cecair

Teknologi yang berkaitan dengan pengekstrakan, pengangkutan dan pemprosesan gas asli berkembang pesat. Dan ramai hari ini telah mendengar singkatan LNG (LPG) dan LPG (LNG). Hampir setiap hari, bahan bakar gas asli disebut dalam berita dalam satu konteks atau yang lain.

Tetapi, anda harus mengakui, untuk mempunyai pemahaman yang jelas tentang apa yang berlaku, adalah penting untuk awalnya memahami bagaimana gas dicairkan, mengapa ini dilakukan dan apa faedah yang diberikan atau tidak diberikannya. Dan terdapat banyak nuansa dalam perkara ini.

Untuk mencairkan hidrokarbon gas, sedang dibina loji berteknologi tinggi. Seterusnya, kita akan memahami dengan teliti: mengapa semua ini diperlukan dan bagaimana ia berlaku.

Mengapa gas asli cair?

Bahan bakar biru diekstraksi dari usus bumi sebagai campuran metana, etana, propana, butana, helium, nitrogen, hidrogen sulfida dan gas lain, serta pelbagai turunannya.

Sebilangannya digunakan dalam industri kimia, dan ada yang dibakar dalam dandang atau turbin untuk menghasilkan haba dan elektrik. Tambahan, beberapa yang diekstrak digunakan sebagai bahan bakar mesin gas.

Pengiraan industri gas menunjukkan bahawa jika bahan bakar biru perlu dihantar pada jarak 2500 km atau lebih, maka dalam bentuk cecair, ini lebih menguntungkan untuk melakukan ini daripada melalui saluran paip

Sebab utama pencairan gas asli adalah penyederhanaan pengangkutannya dalam jarak jauh. Sekiranya pengguna dan telaga bahan bakar gas berada di darat yang berdekatan antara satu sama lain, lebih mudah dan lebih menguntungkan untuk meletakkan paip di antara mereka. Tetapi dalam beberapa kes, membina jalan raya terlalu mahal dan bermasalah kerana nuansa geografi. Oleh itu, mereka menggunakan pelbagai teknologi untuk menghasilkan LNG atau LPG dalam bentuk cecair.

Keselamatan Ekonomi dan Pengangkutan

Setelah gas dicairkan, gas itu sudah dipompa dalam bentuk cecair ke dalam wadah khas untuk pengangkutan melalui laut, sungai, jalan raya dan / atau kereta api.Dalam kes ini, secara teknologi, pencairan adalah proses yang agak mahal dari sudut tenaga.

Di kilang yang berlainan, ini memerlukan hingga 25% dari jumlah bahan bakar awal. Maksudnya, untuk menjana tenaga yang diperlukan oleh teknologi, anda harus membakar hingga 1 tan LNG untuk setiap tiga tan dalam bentuk siap. Tetapi gas asli kini sangat diminati, semuanya terbayar.

Dalam bentuk cecair, metana (propana-butana) menempati isipadu 500-600 kali lebih kecil daripada pada keadaan gas

Walaupun gas asli berada dalam keadaan cair, ia tidak mudah terbakar dan tidak boleh meletup. Hanya setelah penyejatan semasa regasifikasi, diperoleh campuran gas ternyata sesuai untuk pembakaran di dandangdan dapur memasak. Oleh itu, jika LNG atau LPG digunakan sebagai bahan bakar hidrokarbon, maka mereka mesti diukur semula.

Gunakan dalam pelbagai bidang

Selalunya, istilah "gas cecair" dan "gas cecair" disebut dalam konteks pengangkutan tenaga hidrokarbon. Iaitu, pengeluaran pertama bahan bakar biru berlaku, dan kemudian penukarannya menjadi LPG atau LNG. Seterusnya, cecair yang dihasilkan diangkut dan kemudian kembali ke keadaan gas untuk satu atau lain aplikasi.

LHG (gas petroleum cecair) untuk 95% atau lebih terdiri daripada campuran propana-butana, dan LNG (gas asli cecair) untuk 85-95% metana. Ini adalah jenis bahan bakar yang serupa dan berbeza secara radikal.

LPG dari propana-butana digunakan terutamanya sebagai:

• bahan bakar enjin gas;
• bahan bakar untuk suntikan ke dalam tangki gas sistem pemanasan autonomi;
• cecair untuk mengisi bahan bakar pemantik api dan silinder gas dengan kapasiti 200 ml hingga 50 liter.

LNG biasanya dihasilkan secara eksklusif untuk pengangkutan jarak jauh. Sekiranya terdapat kapasiti yang cukup untuk menyimpan LPG yang dapat menahan tekanan beberapa atmosfera, maka untuk tangki kriogenik metana cecair diperlukan.

Peralatan penyimpanan LNG sangat berteknologi dan memerlukan banyak ruang. Menggunakan bahan bakar sedemikian di dalam kereta tidak menguntungkan kerana kos silinder yang tinggi. Trak LNG dalam bentuk model eksperimen tunggal sudah memandu di jalan raya, tetapi di segmen kereta penumpang, bahan bakar "cair" ini tidak mungkin dapat digunakan secara meluas dalam waktu terdekat.

Metana cair sebagai bahan bakar kini semakin banyak digunakan dalam operasi:

• lokomotif kereta api;
• kapal laut;
• pengangkutan sungai.

Selain digunakan sebagai pembawa tenaga, LPG dan LNG juga digunakan secara langsung dalam bentuk cair di kilang gas dan petrokimia. Mereka membuat pelbagai plastik dan bahan berasaskan hidrokarbon lain.

Teknologi untuk menghasilkan LPG dan LNG

Untuk menukar metana dari gas ke cecair, ia mesti disejukkan hingga -163 ° C. Tetapi cecair propana-butana sudah pada -40 °C. Oleh itu, teknologi dan kos sangat berbeza dalam kedua-dua kes tersebut.

Satu liter LNG adalah kira-kira 1.38 meter padu. m sumber gas asli (angka ini bergantung pada suhu dan tekanan), penurunan dalam jumlah sekitar 620 kali

Teknologi berikut dari syarikat yang berbeza digunakan untuk mencairkan gas asli:

• AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
• Cascade yang dioptimumkan
• DMR;
• HARGA;
• MFC
• GTL et al.

Kesemuanya berdasarkan proses pemampatan dan / atau pertukaran haba. Operasi pencairan dilakukan di kilang dalam beberapa tahap, di mana gas secara bertahap dimampatkan dan disejukkan ke suhu peralihan ke fasa cair.

Penyediaan campuran gas

Sebelum mula mencairkan gas asli mentah, ia diperlukan untuk membuang air, helium, hidrogen, nitrogen, sebatian sulfur dan kekotoran lain daripadanya. Untuk ini, teknologi penjerapan pemurnian mendalam campuran gas biasanya diterapkan dengan menyebarkannya melalui penyaring molekul.

Kemudian peringkat kedua penyediaan bahan makanan berlaku, di mana hidrokarbon berat dikeluarkan. Akibatnya, hanya etana dan metana (atau propana dan butana) dengan kekotoran kurang dari 5% yang tinggal di dalam gas sehingga pecahan ini dapat mula disejukkan dan dicairkan.

Penyediaan awal dengan penyingkiran semua yang tidak diperlukan dari gas asli dilakukan untuk melindungi peralatan penyejukan dari kesan agresif air, karbon dioksida, sebatian sulfur, dll.

Pecahan membolehkan anda menyingkirkan kekotoran berbahaya dan hanya memperuntukkan gas utama untuk pencairan berikutnya. Pada tekanan 1 atm, suhu peralihan ke keadaan cair untuk metana adalah -163 ° С, untuk etana -88 ° С, untuk propana -42 ° С, dan untuk butana -0,5 ° С.

Cuma perbezaan suhu ini menjelaskan sebab mengapa ia dibahagikan kepada pecahan dan barulah mereka mencairkan gas yang memasuki kilang. Tidak ada teknologi pencairan tunggal untuk semua jenis sebatian hidrokarbon gas. Untuk masing-masing, kita harus membina dan menerapkan barisan pengeluaran kita sendiri.

Proses utama pencairan

Asas untuk menukar gas ke keadaan cair adalah kitaran penyejukan, di mana haba dipindahkan oleh satu penyejuk atau yang lain dari medium dengan suhu rendah ke medium dengan yang lebih tinggi. Proses ini bertingkat dan memerlukan ketersediaan pemampat yang kuat untuk pengembangan / pengecutan pembawa haba dan penukar haba.

Teknologi pemampatan berteknologi tinggi, berintensifkan tenaga dan mahal, tetapi dalam satu kitaran mereka membenarkan gas dimampatkan dengan segera 5-12 kali

Sebagai bahan pendingin pada tahap pencairan yang berbeza, yang berikut digunakan:

• propana;
• metana;
• etana;
• nitrogen
• air (laut dan disucikan);
• udara.

Sebagai contoh, untuk penyejukan utama gas asli di Yamal-LNG Novatek, udara Arktik sejuk digunakan, yang memungkinkan menurunkan suhu bahan baku dengan kos minimum dengan segera hingga +10 ° С. Dan pada bulan-bulan musim panas yang panas, sebaliknya, ia dirancang untuk menggunakan air laut dari Lautan Artik, yang, tanpa mengira waktu dalam setahun, berada pada kedalaman 3-4 ° C.

Pada masa yang sama, nitrogen yang diperoleh secara langsung dari udara digunakan sebagai penyejuk terakhir di Semenanjung Yamal. Hasilnya, Kutub Utara menyediakan semua yang diperlukan untuk pengeluaran LNG - dari sumber gas asli hingga agen kerja yang digunakan dalam proses pencairan.

Propana dicairkan dengan cara yang serupa dengan metana. Hanya suhu penyejukan yang diperlukan lebih rendah - minus 42 ° C berbanding minus 163 ° C. Oleh itu pencairan gas untuk tangki gas harganya beberapa kali lebih rendah, tetapi LPG propana-butana yang dihasilkan itu sendiri kurang mendapat permintaan di pasaran.

Pengangkutan dan penyimpanan

Hampir keseluruhan jumlah LNG diangkut oleh kapal tangki gas laut besar dari satu pantai ke pantai yang lain. Pengangkutan melalui darat dibatasi oleh kebutuhan untuk menjaga suhu "bahan bakar biru cair" pada nilai sekitar -160 ° C, jika tidak metana mula berubah menjadi keadaan gas dan menjadi mudah meletup.

Silinder 5-50 liter dengan tekanan dalaman hingga 1,5-2 MPa dan kapasiti tangki yang lebih besar yang dirancang untuk 5-17 MPa digunakan untuk pengangkutan LPG

Tekanan dalam tangki LNG hampir dengan atmosfera. Walau bagaimanapun, jika suhu metana cair meningkat di atas -160 ° C, maka ia akan mula berubah dari cecair ke gas. Akibatnya, tekanan di tangki akan mulai meningkat, yang menimbulkan bahaya serius. Oleh itu, kapal tangki untuk pengangkutan LNG dilengkapi dengan pemasangan untuk mengekalkan suhu rendah dan lapisan penebat haba yang kuat.

LPG diukur semula menjadi gas secara langsung di tangki gas. Dan regasifikasi LNG dilakukan di kilang industri khas tanpa akses oksigen. Dalam fizik, metana cair secara beransur-ansur ditukar menjadi gas pada suhu positif. Namun, jika ini berlaku secara langsung di udara di luar keadaan khas, maka proses sedemikian akan menyebabkan letupan.

Setelah gas asli dalam bentuk LNG dicairkan di kilang, ia diangkut, dan sekali lagi di kilang (hanya regasifikasi) diubah kembali menjadi keadaan gas untuk penggunaan selanjutnya.

Prospek hidrogen cair

Selain pencairan langsung dan penggunaan dalam bentuk ini, satu lagi pembawa tenaga, hidrogen, juga dapat diperoleh dari gas asli. Metana adalah CH₄propana C₃N₈tetapi butana C₄N₁₀.

Komponen hidrogen terdapat dalam semua bahan bakar fosil ini, anda hanya perlu mengetengahkannya.

Kelebihan utama hidrogen adalah keramahan alam sekitar dan kejadian yang meluas di alam semula jadi, namun harga pencairan dan kerugiannya yang tinggi kerana penyejatan berterusan secara praktikal menafikan kelebihan ini

Untuk memindahkan hidrogen dari keadaan gas ke cecair, ia perlu disejukkan hingga -253 ° C. Untuk ini, sistem penyejukan bertingkat dan unit pemampatan / pengembangan digunakan. Walaupun teknologi seperti itu terlalu mahal, tetapi usaha sedang dilakukan untuk mengurangkan kosnya.

Kami juga mengesyorkan agar anda membaca artikel kami yang lain, di mana kami menerangkan secara terperinci cara membuat penjana hidrogen untuk kediaman anda dengan tangan anda sendiri. Maklumat lanjut - pergi melalui pautan.

Tidak seperti LPG dan LNG, hidrogen cair jauh lebih mudah meletup. Kebocoran terkecil berkaitan dengan oksigen memberikan campuran gas-udara, yang menyala dari percikan sedikit pun. Dan penyimpanan hidrogen cair hanya boleh dilakukan dalam bekas kriogenik khas. Masih banyak kekurangan bahan bakar hidrogen.

Kesimpulan dan video berguna mengenai topik tersebut

Cara menghasilkan gas cecair dan mengapa ia dicairkan:

Semua mengenai gas cecair:

Terdapat beberapa teknologi pencairan gas. Mereka mempunyai sendiri untuk metana, dan mereka sendiri untuk propana-butana. Pada masa yang sama, adalah lebih murah untuk mendapatkan LPG, dan lebih mudah dan selamat untuk diangkut / disimpan. Memperolehi metana LNG adalah proses yang lebih mahal dan kompleks. Tambahan, regasifikasi memerlukan peralatan khusus. Pada masa yang sama, metana lebih banyak diminati di pasaran saat ini, sehingga banyak dicairkan dalam jumlah besar.

Adakah anda mempunyai soalan penjelasan atau pendapat pakar anda mengenai topik pencairan gas? Mungkin anda mempunyai sesuatu untuk ditambahkan di atas. Jangan ragu untuk bertanya dan / atau memberi komen mengenai artikel di kotak di bawah.