ก๊าซเหลวอย่างไรและด้วยเหตุผล: เทคโนโลยีการผลิตและขอบเขตการใช้ก๊าซเหลว

เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการสกัดการขนส่งและการแปรรูปก๊าซธรรมชาติกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว และหลายวันนี้เคยได้ยินคำย่อ LNG (LPG) และ LPG (LNG) เกือบทุกวันมีการกล่าวถึงเชื้อเพลิงก๊าซธรรมชาติในข่าวในบริบทหนึ่งหรืออีกเรื่องหนึ่ง

แต่คุณต้องยอมรับเพื่อให้มีความเข้าใจที่ชัดเจนในสิ่งที่เกิดขึ้นเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเข้าใจในขั้นแรกว่าก๊าซเหลวทำไมจึงทำเช่นนี้และประโยชน์ที่ได้รับหรือไม่ให้ และมีความแตกต่างมากมายในเรื่องนี้

สำหรับไฮโดรคาร์บอนเหลวที่เป็นของเหลวจะมีการสร้างโรงงานที่มีเทคโนโลยีสูงขนาดใหญ่ ต่อไปเราจะเข้าใจอย่างถี่ถ้วน: เหตุใดจึงจำเป็นทั้งหมดและเกิดขึ้นได้อย่างไร

ทำไมต้องเป็นก๊าซธรรมชาติเหลว

เชื้อเพลิงสีน้ำเงินถูกสกัดมาจากลำไส้ของโลกโดยมีส่วนผสมของมีเธนอีเทนโพรเพนบิวเทนฮีเลียมไนโตรเจนไฮโดรเจนซัลไฟด์และก๊าซอื่น ๆ รวมถึงอนุพันธ์ต่าง ๆ

บางส่วนใช้ในอุตสาหกรรมเคมีและบางส่วนถูกเผาในหม้อไอน้ำหรือกังหันเพื่อผลิตความร้อนและไฟฟ้า นอกจากนี้สารสกัดบางส่วนถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์แก๊ส

การคำนวณของอุตสาหกรรมก๊าซแสดงให้เห็นว่าหากจำเป็นต้องส่งเชื้อเพลิงสีน้ำเงินที่ระยะทาง 2,500 กม. หรือมากกว่านั้นในรูปของเหลวมันมักจะทำกำไรได้มากกว่าการขนส่งทางท่อ

เหตุผลหลักสำหรับก๊าซธรรมชาติเหลวคือการทำให้การขนส่งง่ายขึ้นในระยะทางไกล หากผู้บริโภคและบ่อน้ำมันเชื้อเพลิงตั้งอยู่บนที่ดินใกล้กันมันจะง่ายกว่าและทำกำไรได้มากกว่าในการวางท่อระหว่างพวกเขา แต่ในบางกรณีการสร้างทางหลวงนั้นแพงเกินไปและมีปัญหาเนื่องจากความแตกต่างทางภูมิศาสตร์ ดังนั้นพวกเขาจึงหันไปใช้เทคโนโลยีที่หลากหลายเพื่อผลิต LNG หรือแอลพีจีในรูปของเหลว

เศรษฐศาสตร์และความปลอดภัยการขนส่ง

หลังจากก๊าซเหลวแล้วมันจะถูกอัดในรูปของเหลวแล้วลงในภาชนะพิเศษสำหรับการขนส่งทางทะเลแม่น้ำถนนและ / หรือทางรถไฟในกรณีนี้เทคโนโลยีการทำให้เป็นของเหลวเป็นกระบวนการที่มีราคาค่อนข้างสูงจากมุมมองของพลังงาน

ที่โรงงานต่าง ๆ การทำเช่นนี้ใช้เวลาถึง 25% ของปริมาณเชื้อเพลิงเริ่มต้น นั่นคือเพื่อสร้างพลังงานที่จำเป็นโดยเทคโนโลยีคุณต้องเผา LNG สูงถึง 1 ตันสำหรับทุก ๆ สามตันในรูปแบบสำเร็จรูป แต่ตอนนี้ก๊าซธรรมชาติกำลังเป็นที่ต้องการอย่างมาก

ในรูปของเหลว, มีเธน (โพรเพน - บิวเทน) มีปริมาตรน้อยกว่า 500-600 เท่าในสถานะก๊าซ

ในขณะที่ก๊าซธรรมชาติอยู่ในสถานะของเหลวจะไม่ติดไฟและไม่ระเบิด หลังจากการระเหยในระหว่างการ regasification ที่ได้รับ ส่วนผสมของก๊าซ เหมาะสำหรับการเผาใน หม้อไอน้ำและเตาประกอบอาหาร ดังนั้นหากใช้ LNG หรือแอลพีจีเป็นเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนจะต้องทำการจัดระเบียบใหม่

ใช้ในด้านต่าง ๆ

บ่อยครั้งที่คำว่า "ก๊าซเหลว" และ "ก๊าซเหลว" ถูกกล่าวถึงในบริบทของการขนส่งพลังงานไฮโดรคาร์บอน นั่นคือการผลิตเชื้อเพลิงสีน้ำเงินครั้งแรกเกิดขึ้นแล้วเปลี่ยนเป็น LPG หรือ LNG ถัดไปของเหลวที่ได้จะถูกขนส่งและจากนั้นกลับสู่สถานะก๊าซอีกครั้งสำหรับแอปพลิเคชันอื่น

LHG (ก๊าซปิโตรเลียมเหลว) สำหรับ 95% ขึ้นไปประกอบด้วยส่วนผสมของโพรเพนบิวเทนและ LNG (ก๊าซธรรมชาติเหลว) สำหรับมีเทน 85-95% เชื้อเพลิงเหล่านี้มีลักษณะคล้ายและต่างกันอย่างสิ้นเชิง

แอลพีจีจากโพรเพนบิวเทนส่วนใหญ่จะใช้เป็น:

• เชื้อเพลิงเครื่องยนต์ก๊าซ
• เชื้อเพลิงสำหรับฉีดเข้าไปในถังแก๊สของระบบทำความร้อนอัตโนมัติ
• ของเหลวสำหรับเติมไฟแช็คและถังก๊าซที่มีความจุ 200 มล. ถึง 50 ลิตร

มักจะผลิต LNG เฉพาะสำหรับการขนส่งทางไกล หากมีความจุเพียงพอที่จะจัดเก็บแอลพีจีที่สามารถทนต่อแรงกดดันจากหลาย ๆ บรรยากาศจึงจำเป็นต้องมีถังเก็บความเย็นพิเศษสำหรับมีเทนเหลว

อุปกรณ์จัดเก็บ LNG เป็นเทคโนโลยีขั้นสูงและใช้พื้นที่มาก การใช้เชื้อเพลิงดังกล่าวในรถยนต์จะไม่ทำกำไรเนื่องจากค่าใช้จ่ายสูงของกระบอกสูบ รถบรรทุก LNG ในรูปแบบของแบบจำลองการทดลองเดียวแล้วขับบนถนน แต่ในส่วนของรถยนต์นั่งส่วนบุคคลเชื้อเพลิง“ ของเหลว” นี้ไม่น่าจะพบการใช้งานที่กว้างขวางในอนาคตอันใกล้

ก๊าซมีเทนเหลวเป็นเชื้อเพลิงตอนนี้ถูกใช้มากขึ้นในการดำเนินงาน:

• ตู้รถไฟ;
• เรือเดินทะเล
• การขนส่งทางน้ำ

นอกเหนือจากการใช้เป็นผู้ให้บริการพลังงานแล้ว LPG และ LNG ยังใช้ในรูปของเหลวโดยตรงที่โรงงานก๊าซและปิโตรเคมี พวกเขาทำพลาสติกชนิดต่าง ๆ และวัสดุที่ใช้ไฮโดรคาร์บอนอื่น ๆ

เทคโนโลยีสำหรับการผลิต LPG และ LNG

ในการเปลี่ยนมีเธนจากแก๊สเป็นของเหลวจะต้องทำให้เย็นลงที่ -163 ° C แต่โพรเพนบิวเทนเหลวอยู่ที่ -40 °C. ดังนั้นเทคโนโลยีและค่าใช้จ่ายมีความแตกต่างกันมากในทั้งสองกรณี

หนึ่งลิตรของ LNG อยู่ที่ประมาณ 1.38 ลูกบาศก์เมตร เมตรของแหล่งก๊าซธรรมชาติ (รูปนี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดัน) ปริมาณลดลงประมาณ 620 ครั้ง

เทคโนโลยีต่อไปนี้จาก บริษัท ต่าง ๆ ถูกนำมาใช้เพื่อทำให้เป็นก๊าซธรรมชาติเหลว:

• AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
• น้ำตกที่เพิ่มประสิทธิภาพ
• DMR;
• PRICO;
• เอ็มเอฟ;
• GTL และคณะ

ทั้งหมดนั้นขึ้นอยู่กับกระบวนการอัดและ / หรือการแลกเปลี่ยนความร้อน การดำเนินการเหลวที่เกิดขึ้นที่โรงงานในหลายขั้นตอนในระหว่างที่ก๊าซจะถูกบีบอัดและระบายความร้อนด้วยอุณหภูมิของการเปลี่ยนเป็นเฟสของเหลว

การเตรียมส่วนผสมของแก๊ส

ก่อนที่จะเริ่มเป็นก๊าซธรรมชาติดิบเหลวจำเป็นต้องกำจัดน้ำฮีเลียมไฮโดรเจนไนโตรเจนสารประกอบกำมะถันและสิ่งสกปรกอื่น ๆ ออกจากมัน สำหรับเรื่องนี้เทคโนโลยีการดูดซับของการทำให้บริสุทธิ์ของส่วนผสมในก๊าซมักจะถูกนำไปใช้โดยการส่งผ่านเครื่องกรองโมเลกุล

จากนั้นขั้นตอนที่สองของการเตรียมวัตถุดิบจะเกิดขึ้นในระหว่างที่สารไฮโดรคาร์บอนหนักถูกกำจัดออกไป เป็นผลให้มีเพียงอีเทนและมีเธน (หรือโพรเพนและบิวเทน) ที่มีสิ่งเจือปนน้อยกว่า 5% เท่านั้นที่ยังคงอยู่ในก๊าซเพื่อให้ส่วนนี้เริ่มเย็นลงและเป็นของเหลว

การเตรียมการเบื้องต้นด้วยการกำจัดก๊าซธรรมชาติที่ไม่จำเป็นทั้งหมดออกเพื่อป้องกันอุปกรณ์ทำความเย็นจากผลกระทบที่รุนแรงของน้ำคาร์บอนไดออกไซด์สารประกอบกำมะถัน ฯลฯ

การแยกส่วนทำให้คุณสามารถกำจัดสิ่งสกปรกที่เป็นอันตรายและจัดสรรเฉพาะก๊าซหลักสำหรับการทำให้เป็นของเหลวในเวลาต่อมา ที่ความดัน 1 atm อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวสำหรับมีเธนคือ -163 °Сสำหรับอีเทน -88 °Сสำหรับโพรเพน -42 °Сและบิวเทน -0.5 °С

เพียงความแตกต่างของอุณหภูมิเหล่านี้อธิบายว่าทำไมพวกเขาจึงถูกแบ่งเป็นเศษส่วนและจากนั้นพวกเขาก็จะทำให้ก๊าซที่เป็นของเหลวเข้าสู่พืช ไม่มีเทคโนโลยีการทำให้เหลวแบบเดี่ยวสำหรับสารประกอบไฮโดรคาร์บอนทุกชนิด สำหรับแต่ละคนจำเป็นต้องสร้างและใช้สายการผลิตของตนเอง

กระบวนการหลักของการทำให้เหลว

พื้นฐานสำหรับการเปลี่ยนแก๊สให้อยู่ในสถานะของเหลวคือวงจรการทำความเย็นซึ่งในระหว่างนั้นความร้อนจะถูกถ่ายโอนโดยสารทำความเย็นตัวหนึ่งหรืออีกตัวหนึ่งจากตัวกลางที่มีอุณหภูมิต่ำไปเป็นตัวกลางที่มีค่าสูงกว่า กระบวนการนี้เป็นหลายขั้นตอนและต้องการความพร้อมของคอมเพรสเซอร์ที่ทรงพลังสำหรับการขยาย / หดตัวของตัวพาความร้อนและตัวแลกเปลี่ยนความร้อน

เทคโนโลยีการบีบอัดเป็นเทคโนโลยีชั้นสูงประหยัดพลังงานและมีราคาแพง แต่ในรอบเดียวพวกเขาอนุญาตให้มีการบีบอัดก๊าซได้ทันที 5–12 ครั้ง

ในฐานะที่เป็นสารทำความเย็นในขั้นตอนต่าง ๆ ของการทำให้เป็นของเหลว

• โพรเพน;
• ก๊าซมีเทน;
• อีเทน;
• ไนโตรเจน;
• น้ำ (ทะเลและบริสุทธิ์);
• อากาศ

ตัวอย่างเช่นสำหรับการทำความเย็นเบื้องต้นของก๊าซธรรมชาติที่ Yamal-LNG Novatek จะใช้อากาศอาร์กติกเย็นซึ่งจะช่วยลดอุณหภูมิของวัตถุดิบด้วยค่าใช้จ่ายน้อยที่สุดทันทีที่ +10 ° C และในฤดูร้อนเดือนแทนที่จะมีการวางแผนที่จะใช้น้ำทะเลจากมหาสมุทรอาร์กติกซึ่งโดยไม่คำนึงถึงช่วงเวลาของปีอยู่ที่ระดับความลึก 3-4 ° C

ในเวลาเดียวกันไนโตรเจนที่ได้โดยตรงจากอากาศจะถูกใช้เป็นสารทำความเย็นสุดท้ายบนคาบสมุทร Yamal เป็นผลให้อาร์กติกจัดหาทุกอย่างที่จำเป็นสำหรับการผลิต LNG ตั้งแต่แหล่งก๊าซธรรมชาติไปจนถึงตัวแทนการทำงานที่ใช้ในกระบวนการทำให้เป็นของเหลว

โพรเพนถูกทำให้เป็นของเหลวในทำนองเดียวกันกับมีเธน ต้องใช้อุณหภูมิการทำความเย็นที่ต่ำกว่ามาก - ลบ 42 ° C ต่อลบ 163 ° C ดังนั้นเหลว ก๊าซสำหรับถังแก๊ส ค่าใช้จ่ายน้อยลงหลายเท่า แต่ LPG โพรเพนบิวเทนที่เกิดขึ้นเองนั้นมีความต้องการในตลาดน้อยลง

การขนส่งและการเก็บรักษา

ปริมาณก๊าซหุงต้มเกือบทั้งหมดถูกขนส่งโดยเรือบรรทุกก๊าซทะเลขนาดใหญ่จากฝั่งหนึ่งไปอีกฝั่งหนึ่ง การขนส่งทางบกถูก จำกัด ด้วยความต้องการที่จะรักษาอุณหภูมิของ "เชื้อเพลิงสีน้ำเงินเหลว" ที่ค่าประมาณ -160 ° C มิฉะนั้นก๊าซมีเทนก็จะกลายเป็นสถานะก๊าซและกลายเป็นระเบิด

ถังขนาด 5–50 ลิตรที่มีความดันภายในสูงถึง 1.5–2 MPa และความจุของถังขนาดใหญ่ที่ออกแบบมาสำหรับ 5-17 MPa ใช้สำหรับการขนส่งก๊าซหุงต้ม

ความดันในถัง LNG นั้นใกล้เคียงกับบรรยากาศ อย่างไรก็ตามหากอุณหภูมิของมีเธนเหลวเพิ่มขึ้นเหนือ -160 ° C ก็จะเริ่มเปลี่ยนจากของเหลวเป็นแก๊ส เป็นผลให้ความดันในถังจะเริ่มสูงขึ้นซึ่งก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรง ดังนั้นเรือบรรทุกสำหรับการขนส่ง LNG จึงมีการติดตั้งเพื่อรักษาอุณหภูมิต่ำและชั้นฉนวนกันความร้อนที่ทรงพลัง

แอลพีจีจะถูกเปลี่ยนเป็นก๊าซโดยตรงในถังแก๊ส และการแยกก๊าซหุงต้มจะดำเนินการที่โรงงานอุตสาหกรรมพิเศษโดยไม่ต้องใช้ออกซิเจน ในวิชาฟิสิกส์ก๊าซมีเธนเหลวจะค่อยๆเปลี่ยนเป็นก๊าซที่อุณหภูมิบวก อย่างไรก็ตามหากสิ่งนี้เกิดขึ้นโดยตรงในอากาศนอกเงื่อนไขพิเศษกระบวนการดังกล่าวจะนำไปสู่การระเบิด

หลังจากก๊าซธรรมชาติในรูปแบบของ LNG เหลวที่โรงงานมันจะถูกขนส่งและจากนั้นอีกครั้งที่โรงงาน (เฉพาะการลดปริมาณ) จะถูกแปลงกลับเป็นสถานะก๊าซเพื่อการใช้งานต่อไป

อนาคตสำหรับไฮโดรเจนเหลว

นอกเหนือจากการทำให้เป็นของเหลวโดยตรงและใช้ในรูปแบบนี้ผู้ให้บริการพลังงานไฮโดรเจนอีกหนึ่งรายสามารถรับได้จากก๊าซธรรมชาติ มีเทนคือ CH₄โพรเพน C₃H₈แต่บิวเทน₄H₁₀.

ส่วนประกอบไฮโดรเจนมีอยู่ในเชื้อเพลิงฟอสซิลทั้งหมดนี้คุณเพียงแค่ต้องเน้นมัน

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของไฮโดรเจนคือเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและเกิดขึ้นอย่างแพร่หลายในธรรมชาติอย่างไรก็ตามราคาที่สูงของการทำให้เป็นของเหลวและการสูญเสียเนื่องจากการระเหยคงที่ในทางปฏิบัติลบล้างข้อดีเหล่านี้ในทางปฏิบัติ

ในการถ่ายโอนไฮโดรเจนจากสถานะแก๊สไปเป็นของเหลวจะต้องมีการระบายความร้อนที่ -253 ° C สำหรับสิ่งนี้จะใช้ระบบระบายความร้อนแบบหลายขั้นตอนและหน่วยบีบอัด / ขยาย ในขณะที่เทคโนโลยีดังกล่าวมีราคาแพงเกินไป แต่ก็มีการทำงานเพื่อลดต้นทุน

นอกจากนี้เรายังแนะนำให้คุณอ่านบทความอื่น ๆ ของเราซึ่งเราได้อธิบายรายละเอียดวิธีการสร้างเครื่องกำเนิดไฮโดรเจนสำหรับบ้านของคุณด้วยมือของคุณเอง รายละเอียดเพิ่มเติม - ไป โดยลิงค์.

เช่นเดียวกันกับแอลพีจีและแอลเอ็นจีไฮโดรเจนเหลวนั้นระเบิดได้มากกว่า การรั่วไหลที่เล็กที่สุดในการเชื่อมต่อกับออกซิเจนให้ส่วนผสมของอากาศและก๊าซซึ่งติดไฟจากประกายไฟที่น้อยที่สุด และการเก็บไฮโดรเจนเหลวนั้นสามารถทำได้เฉพาะในตู้แช่แข็งพิเศษ ยังมีข้อเสียของเชื้อเพลิงไฮโดรเจนมากเกินไป

ข้อสรุปและวิดีโอที่มีประโยชน์ในหัวข้อ

จะผลิตก๊าซเหลวได้อย่างไรและทำไมจึงเป็นของเหลว:

ทุกอย่างเกี่ยวกับก๊าซเหลว:

มีเทคโนโลยีการทำให้เป็นของเหลวหลายก๊าซ พวกเขามีมีเทนเป็นของตัวเองและของพวกเขาสำหรับโพรเพนบิวเทน ในเวลาเดียวกันมันถูกกว่าที่จะได้รับ LPG และการขนส่ง / การจัดเก็บง่ายกว่าและปลอดภัยกว่า การได้รับมีเทน LNG นั้นเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและมีราคาแพงกว่า นอกจากนี้การใช้งานต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ ในขณะเดียวกันก๊าซมีเทนเป็นที่ต้องการของตลาดในปัจจุบันมากขึ้นดังนั้นจึงมีปริมาณของเหลวในปริมาณมาก

คุณมีคำถามที่ชัดเจนหรือความคิดเห็นของผู้เชี่ยวชาญเกี่ยวกับหัวข้อการทำให้เป็นของเหลวหรือไม่? บางทีคุณอาจมีบางสิ่งที่จะเพิ่มไว้ด้านบน รู้สึกอิสระที่จะถามและ / หรือแสดงความคิดเห็นในบทความในช่องด้านล่าง