Hvordan og hvorfor flytende gass: produksjonsteknologi og omfanget av bruk av flytende gass

Teknologier relatert til utvinning, transport og prosessering av naturgass utvikler seg raskt. Og mange i dag har hørt forkortelsene LNG (LPG) og LPG (LNG). Nesten annenhver dag nevnes naturgassdrivstoff i nyhetene i en eller annen sammenheng.

Men du må innrømme, for å ha en klar forståelse av hva som skjer, er det viktig å først forstå hvordan gass blir flytende, hvorfor dette gjøres og hvilke fordeler det gir eller ikke gir. Og det er mange nyanser i denne saken.

For å kondensere gassformige hydrokarboner bygges store høyteknologiske planter. Deretter vil vi forstå nøye: hvorfor alt dette er nødvendig og hvordan det skjer.

Hvorfor flytende naturgass?

Blått drivstoff blir trukket ut fra innvollene i jorden som en blanding av metan, etan, propan, butan, helium, nitrogen, hydrogensulfid og andre gasser, samt deres forskjellige derivater.

Noen av dem brukes i den kjemiske industrien, og noen blir brent i kjeler eller turbiner for å generere varme og strøm. I tillegg brukes noe av det ekstraherte som drivstoff for en bensinmotor.

Gassindustriens beregninger viser at hvis blått drivstoff må leveres i en avstand på 2500 km eller mer, så er det i flytende form ofte mer lønnsomt å gjøre dette enn med rørledning

Hovedårsaken til flytende naturgass er forenklingen av transporten over lange avstander. Hvis forbrukeren og gassbrennstoffbrønnen er lokalisert i land i nærheten av hverandre, er det lettere og mer lønnsomt å legge et rør mellom dem. Men i noen tilfeller er det for dyrt og problematisk å bygge en motorvei på grunn av geografiske nyanser. Derfor tyr de til forskjellige teknologier for å produsere LNG eller LPG i flytende form.

Økonomi og transportsikkerhet

Etter at gassen er flytende, pumpes den allerede i form av væske i spesielle containere for transport til sjøs, elv, vei og / eller jernbane.I dette tilfellet, flytende, er teknisk sett en ganske kostbar prosess fra energisynspunkt.

På forskjellige anlegg tar dette opptil 25% av det opprinnelige drivstoffvolumet. Det vil si at for å generere energien som trengs av teknologien, må du forbrenne opptil 1 tonn LNG for hvert tredje tonn av den i ferdig form. Men naturgass er nå etterspurt, alt lønner seg.

I flytende form opptar metan (propan-butan) 500-600 ganger mindre volum enn i gassform

Mens naturgass er i flytende tilstand, er den ikke-brennbar og ikke-eksplosiv. Først etter fordampning under regasifisering, oppnådd gassblanding viser seg å være egnet til å brenne inn kjelerog kokeplater. Derfor, hvis LNG eller LPG brukes som hydrokarbondrivstoff, må de omklassifiseres.

Bruk i forskjellige felt

Oftest nevnes begrepene "flytende gass" og "flytende gass" i forbindelse med transport av hydrokarbonenergi. Det vil si at den første produksjonen av blått drivstoff skjer, og deretter konvertering til LPG eller LNG. Deretter blir den resulterende væske transportert og deretter tilbake til gassformet tilstand for en eller annen applikasjon.

LHG (flytende petroleumsgass) for 95% og mer består av en propan-butan-blanding, og LNG (flytende naturgass) for 85–95% metan. Dette er like og radikalt forskjellige typer drivstoff.

LPG fra propan-butan brukes hovedsakelig som:

• gass ​​motor drivstoff;
• drivstoff for injeksjon i bensintanker fra autonome varmesystemer;
• væsker for påfylling av lightere og gassflasker med en kapasitet på 200 ml til 50 liter.

LNG produseres vanligvis utelukkende for langtransport. Hvis det er nok kapasitet til å lagre LPG som tåler trykk fra flere atmosfærer, er spesielle kryogene tanker for flytende metan nødvendig.

LNG-lagringsutstyr er svært teknologisk og tar mye plass. Å bruke slikt drivstoff i biler er ikke lønnsomt på grunn av de høye kostnadene for sylindrene. LNG-lastebiler i form av enkle eksperimentelle modeller kjører allerede på veiene, men i personbilsegmentet er det lite sannsynlig at dette "flytende" drivstoffet vil finne bred anvendelse i løpet av nær fremtid.

Flytende metan som drivstoff blir nå i økende grad brukt i drift:

• jernbanelokomotiv;
• sjøfartøyer;
• elve transport.

I tillegg til å bli brukt som energibærer, brukes LPG og LNG også direkte i flytende form på gass og petrokjemiske anlegg. De lager forskjellige plastmaterialer og andre hydrokarbonbaserte materialer.

Teknologier for å produsere LPG og LNG

For å konvertere metan fra gass til væske, må den avkjøles til -163 ° C. Men propan-butan kondenserer allerede ved -40 °C. Følgelig er teknologi og kostnader veldig forskjellige i begge tilfeller.

En liter LNG er omtrent 1,38 kubikk. m av kilden til naturgass (dette tallet avhenger av temperatur og trykk), en reduksjon i volum på omtrent 620 ganger

Følgende teknologier fra forskjellige selskaper brukes til å kondensere naturgass:

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

Alle av dem er basert på prosessene med komprimering og / eller varmeutveksling. Flytningsoperasjonen foregår på anlegget i flere trinn, hvor gassen gradvis komprimeres og avkjøles til temperaturen for overgangen til væskefasen.

Forberedelse av gassblanding

Før du begynner å kondensere rå naturgass, er det nødvendig å fjerne vann, helium, hydrogen, nitrogen, svovelforbindelser og andre urenheter fra den. For dette blir adsorpsjonsteknologien for dyp rensing av en gassblanding vanligvis brukt ved å føre den gjennom molekylsikt.

Deretter skjer det andre trinnet med tilberedning av råstoffet, hvor tunge hydrokarboner fjernes. Som et resultat gjenstår bare etan og metan (eller propan og butan) med mindre enn 5% urenheter i gassen slik at denne fraksjonen kan begynne å bli avkjølt og flytende.

Innledende forberedelse med fjerning av alt unødvendig fra naturgass gjøres for å beskytte kjøleutstyr mot de aggressive effektene av vann, karbondioksid, svovelforbindelser, etc.

Fraksjonering lar deg kvitte deg med skadelige urenheter og bare tildele hovedgassen til etterfølgende flytning. Ved et trykk på 1 atm er overgangstemperaturen til flytende tilstand for metan -163 ° C, for etan -88 ° C, for propan -42 ° C, og for butan -0,5 ° C.

Akkurat disse temperaturforskjellene forklarer grunnen til at de er delt inn i fraksjoner, og først da kondenserer de gassen som kommer inn i anlegget. Det er ingen enkelt flytende teknologi for alle typer gassformige hydrokarbonforbindelser. For hver av dem er det nødvendig å bygge og bruke sin egen produksjonslinje.

Den viktigste prosessen med kondensering

Grunnlaget for å konvertere gass til en flytende tilstand er kjølesyklusen, hvor varme overføres av et eller annet kjølemiddel fra et medium med lav temperatur til et medium med et høyere. Denne prosessen er flersteget og krever tilgjengeligheten av kraftige kompressorer for utvidelse / sammentrekning av varmebæreren og varmevekslerne.

Komprimeringsteknologier er høyteknologiske, energikrevende og kostbare, men i en syklus tillater de komprimering av gass umiddelbart 5–12 ganger

Som et kjølemedium i forskjellige faser av flytning, brukes følgende:

• propan;
• metan;
• etan;
• nitrogen;
• vann (sjø og renset);
• luften.

For primæravkjøling av naturgass ved Yamal-LNG Novatek brukes for eksempel kjølig arktisk luft, som gjør det mulig å senke råstoffets temperatur med minimale kostnader umiddelbart til +10 ° С. Og i de varme sommermånedene, i stedet for det, er det planlagt å bruke sjøvann fra Polhavet, som uansett årstid er på en dybde på 3-4 ° C.

Samtidig brukes nitrogen som er oppnådd direkte på stedet fra luften som det endelige kuldemediet på Yamal Peninsula. Som et resultat gir Arktis alt nødvendig for LNG-produksjon - fra kilden til naturgass til arbeidsmidlene som brukes i flytende prosess.

Propan kondenseres på lignende måte som metan. Bare avkjølingstemperaturer kreves for at den er mye mindre lav - minus 42 ° C mot minus 163 ° C. Derfor flytende gass ​​til bensintanker koster flere ganger mindre, men den resulterende propan-butan LPG i seg selv er mindre etterspurt på markedet.

Transport og lagring

Nesten hele volumet av LNG fraktes med store sjøgasstankskip fra en kyst til en annen. Landtransport er begrenset av behovet for å opprettholde temperaturen på "flytende blått drivstoff" på verdier på ca. -160 ° C, ellers begynner metan å bli en gasstilstand og blir eksplosiv.

Sylindre på 5–50 liter med innvendig trykk opp til 1,5–2 MPa og større tankkapasitet designet for 5–17 MPa brukes til LPG-transport

Trykket i LNG-tanken er nær atmosfærisk. Imidlertid, hvis temperaturen på flytende metan stiger over -160 ° C, vil den begynne å bli fra væske til gass. Som et resultat vil trykket i tanken begynne å stige, noe som utgjør en alvorlig fare. Derfor er tankskip for LNG-transport utstyrt med installasjoner for å opprettholde lave temperaturer og et kraftig lag varmeisolator.

LPG regasifiseres til gass direkte i bensintanken. Og LNG-omklassifisering blir utført på spesielle industrianlegg uten oksygentilgang. I fysikk blir flytende metan gradvis omdannet til gass ved en positiv temperatur. Imidlertid, hvis dette skjer direkte i luften uten spesielle forhold, vil en slik prosess føre til en eksplosjon.

Etter at naturgass i form av LNG er kondensert ved anlegget, blir den transportert, og deretter igjen ved anlegget (kun regasifisering) konvertert tilbake til en gassformig tilstand for videre bruk.

Utsikter for flytende hydrogen

I tillegg til direkte flytning og bruk i denne formen, kan en energibærer, hydrogen, også oppnås fra naturgass. Metan er CH₄propan C₃H₈men butan C₄H₁₀.

Hydrogenkomponenten er til stede i alle disse fossile brenslene, du trenger bare å fremheve den.

De viktigste fordelene med hydrogen er miljøvennlighet og utbredt forekomst i naturen, men den høye prisen på dens flytning og tap på grunn av konstant fordampning negerer praktisk talt disse fordelene.

For å overføre hydrogen fra en gasstilstand til en væske, må det avkjøles til -253 ° C. For dette brukes flerstrinns-kjølesystemer og kompresjons- / ekspansjonsenheter. Selv om slike teknologier er for dyre, men det arbeides for å redusere kostnadene.

Vi anbefaler også at du leser den andre artikkelen vår, der vi i detalj beskrev hvordan du lager en hydrogengenerator til ditt hjem med egne hender. Flere detaljer - gå med lenke.

I motsetning til LPG og LNG er flytende hydrogen mye mer eksplosivt. Den minste lekkasjen i forbindelse med oksygen gir en gass-luftblanding, som tennes fra den minste gnist. Og lagring av flytende hydrogen er bare mulig i spesielle kryogene beholdere. Det er fremdeles for mange ulemper med hydrogendrivstoff.

Konklusjoner og nyttig video om emnet

Hvordan produsere flytende gass og hvorfor den er flytende:

Alt om flytende gasser:

Det er flere teknologier for flytende gass. De har sine egne for metan, og sine egne for propan-butan. Samtidig er det billigere å få LPG, og transport / lagring er enklere og tryggere. Innhenting av metan LNG er en dyrere og kompleks prosess. I tillegg krever omklassifisering av spesialutstyr. Samtidig er metan mer etterspurt på markedet i dag, så det kondenseres mye i store volum.

Har du avklarende spørsmål eller din ekspertuttalelse om temaet gassavlutning? Kanskje har du noe å legge til ovenfor. Spør og / eller kommenter artikkelen i ruten nedenfor.