Teknologier relateret til udvinding, transport og forarbejdning af naturgas udvikler sig hurtigt. Og mange i dag har hørt forkortelserne LNG (LPG) og LPG (LNG). Næsten hver anden dag nævnes naturgasbrændstof i nyhederne i en eller anden sammenhæng.
Men du må indrømme, for at have en klar forståelse af, hvad der sker, er det vigtigt først at forstå, hvordan gas kondenseres, hvorfor dette gøres, og hvilke fordele det giver eller ikke giver. Og der er mange nuancer i denne sag.
For at kondensere luftformige kulbrinter bygges store højteknologiske anlæg. Dernæst vil vi omhyggeligt forstå: hvorfor alt dette er nødvendigt, og hvordan det sker.
Hvorfor flydende naturgas?
Blåt brændstof udvindes fra jordens tarm som en blanding af methan, ethan, propan, butan, helium, nitrogen, hydrogensulfid og andre gasser samt deres forskellige derivater.
Nogle af dem bruges i den kemiske industri, og andre brændes i kedler eller turbiner for at generere varme og elektricitet. Desuden bruges noget af det ekstraherede som gasmotorbrændstof.
Gasindustriens beregninger viser, at hvis blåt brændstof skal leveres i en afstand af 2500 km eller mere, er det i en flydende form ofte mere rentabelt at gøre dette end med rørledning
Hovedårsagen til at kondensere naturgas er forenklingen af dens transport over lange afstande. Hvis forbrugeren og gasbrændstofbrønden er placeret på land tæt på hinanden, er det lettere og mere rentabelt at lægge et rør mellem dem. Men i nogle tilfælde er det for dyrt og problematisk at bygge en motorvej på grund af geografiske nuancer. Derfor tyr de til forskellige teknologier til produktion af LNG eller LPG i flydende form.
Økonomi og transportsikkerhed
Når gassen er flydende, pumpes den allerede i form af væske i specielle containere til transport ad sø, flod, vej og / eller jernbane. På samme tid er flydende teknologisk en ret dyre proces fra energisynspunkt.
På forskellige planter tager dette op til 25% af det oprindelige brændstofvolumen. Det vil sige, for at generere den energi, der kræves af teknologi, skal du forbrænde op til 1 ton LNG for hvert tre ton af det i færdig form. Men naturgas er nu meget efterspurgt, alt lønner sig.
I flydende form optager methan (propan-butan) et 500-600 gange mindre volumen end i gasform
Mens naturgas er i flydende tilstand, er den ikke-brændbar og ikke-eksplosiv. Først efter fordampning under regasificering er den resulterende gasblanding egnet til afbrænding i kedler og komfurer. Derfor, hvis LNG eller LPG bruges som carbonhydridbrændstof, skal de genklassificeres.
Brug i forskellige felter
Oftest nævnes udtrykkene "flydende gas" og "gasafvandning" i forbindelse med transport af carbonhydridenergi. Det vil sige, den første produktion af blåt brændstof forekommer, og derefter dens konvertering til LPG eller LNG. Derefter transporteres den resulterende væske og returneres derefter igen til den gasformige tilstand til en eller anden anvendelse.
LHG (flydende petroleumsgas) for 95% eller mere består af en propan-butan-blanding og LNG (flydende naturgas) til 85-95% metan. Disse er ens og radikalt forskellige typer brændstof.
LPG fra propan-butan bruges hovedsageligt som:
- gasmotor brændstof;
- brændstof til injektion i gastanke på autonome varmesystemer;
- væsker til tankning af tændere og gasflasker med en kapacitet på 200 ml til 50 liter.
LNG produceres normalt udelukkende til langtransport. Hvis der er tilstrækkelig kapacitet til at opbevare LPG, der kan modstå tryk fra flere atmosfærer, er der behov for specielle kryogene tanke til flydende metan.
LNG-lagerudstyr er meget teknologisk og tager meget plads. Det er ikke rentabelt at bruge sådan brændstof i biler på grund af de høje omkostninger for cylindrene. LNG-lastbiler i form af enkelt eksperimentelle modeller kører allerede på vejene, men inden for personbilsegmentet er det usandsynligt, at dette "flydende" brændstof finder bred anvendelse i den nærmeste fremtid.
Flydende metan som brændstof bruges nu i stigende grad i drift:
- jernbanelokomotiver;
- søfartøjer;
- flodtransport.
Ud over at blive brugt som energibærer anvendes LPG og LNG også direkte i flydende form på gas- og petrokemiske anlæg. De fremstiller forskellige plastmaterialer og andre carbonhydridbaserede materialer.
Teknologier til produktion af LPG og LNG
For at omdanne methan fra gas til væske skal den afkøles til -163 ° C. Men propan-butan kondenserer allerede ved -40 ° C. Derfor er teknologi og omkostninger i begge tilfælde meget forskellige.
En liter LNG er ca. 1,38 kubikmeter. m for kilden til naturgas (dette tal afhænger af temperatur og tryk), et fald i volumen på ca. 620 gange
Følgende teknologier fra forskellige virksomheder bruges til at kondensere naturgas:
- AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
- Optimeret kaskade
- DMR;
- PRICO;
- MFC
- GTL et al.
Alle af dem er baseret på processerne med komprimering og / eller varmeudveksling. Flydelægningsoperationen finder sted på anlægget i flere trin, hvor gassen gradvist komprimeres og afkøles til temperaturen for overgangen til væskefasen.
Forberedelse af gasblanding
Før man begynder at kondensere rå naturgas, er det nødvendigt at fjerne vand, helium, brint, nitrogen, svovlforbindelser og andre urenheder fra det. Til dette anvendes adsorptionsteknologien til dyb oprensning af gasblandingen ved at føre den gennem molekylsigter.
Derefter forekommer det andet trin i fremstillingen af råmaterialet, i hvilket tunge kulbrinter fjernes. Som et resultat forbliver kun ethan og methan (eller propan og butan) med mindre end 5% urenheder i gassen, så denne fraktion kan begynde at blive afkølet og flydende.
Første forberedelse med fjernelse af alt unødvendigt fra naturgas udføres for at beskytte køleudstyr mod de aggressive virkninger af vand, kuldioxid, svovlforbindelser osv.
Fraktionering giver dig mulighed for at slippe af med skadelige urenheder og kun tildele hovedgassen til efterfølgende flydning. Ved et tryk på 1 atm er overgangstemperaturen til den flydende tilstand for methan -163 ° С, for ethan -88 ° С, for propan -42 ° С og for butan -0,5 ° С.
Netop disse temperaturforskelle forklarer grunden til, at de er opdelt i fraktioner, og først derefter kondenserer de gassen, der kommer ind i anlægget. Der er ingen enkelt flydende teknologi til alle typer gasformige carbonhydridforbindelser. For hver af dem er det nødvendigt at bygge og anvende deres egen produktionslinje.
Den vigtigste proces med kondensering
Grundlaget for at konvertere gas til en flydende tilstand er kølecyklussen, hvor varme overføres af et eller andet kølemiddel fra et medium med en lav temperatur til et medium med et højere. Denne proces er flertrins og kræver tilgængelighed af kraftige kompressorer til ekspansion / sammentrækning af varmebæreren og varmevekslerne.
Komprimeringsteknologier er højteknologiske, energikrævende og dyre, men i en cyklus tillader de, at gas komprimeres øjeblikkeligt 5–12 gange
Som kølemiddel i forskellige trin af kondensering bruges følgende:
- propan;
- metan;
- ethan;
- nitrogen;
- vand (hav og renset);
- luft.
For eksempel bruges kølig arktisk luft til den primære afkøling af naturgas ved Yamal-LNG Novatek, hvilket gør det muligt at sænke temperaturen på råmaterialet med minimale omkostninger øjeblikkeligt til +10 ° С.Og i de varme sommermåneder er det i stedet for det planlagt at bruge havvand fra det arktiske hav, som uanset årstiden er på en dybde på 3-4 ° C.
Samtidig bruges nitrogen, der er opnået direkte på stedet fra luften, som det endelige kølemiddel på Yamal-halvøen. Som et resultat leverer Arktis alt, hvad der er nødvendigt for LNG-produktion - fra naturgasekilden til de arbejdsmidler, der bruges i flydende processen.
Propan kondenseres på lignende måde som metan. Kun køletemperaturer kræver meget mindre lav - minus 42 ° С mod minus 163 ° С. Derfor er gasforurening for gasholdere flere gange billigere, men den resulterende propan-butan LPG er mindre efterspurgt på markedet.
Transport og opbevaring
Næsten hele mængden af LNG transporteres med store havgasstankskibe fra en kyst til en anden. Landtransport er begrænset af behovet for at opretholde temperaturen på "flydende blåt brændstof" ved værdier på ca. -160 ° C, ellers begynder metan at blive en gasstilstand og bliver eksplosiv.
Cylindre på 5–50 liter med et indre tryk på op til 1,5–2 MPa og større tankbeholdere designet til 5–17 MPa bruges til LPG-transport
Trykket i tanken med LNG er tæt på atmosfærisk. Hvis temperaturen på flydende metan imidlertid stiger over -160 ° C, vil den begynde at ændre sig fra væske til gas. Som et resultat vil trykket i tanken begynde at stige, hvilket udgør en alvorlig fare. Derfor er tankskibe til LNG-transport udstyret med faciliteter til at opretholde lave temperaturer og et kraftigt lag varmeisolator.
LPG genklassificeres til gas direkte i gastanken. Og LNG-omklassificering udføres på specielle industrianlæg uden iltadgang. I fysik omdannes flydende methan gradvist til en gas ved en positiv temperatur. Hvis dette sker direkte i luften uden for særlige forhold, vil en sådan proces imidlertid føre til en eksplosion.
Efter at naturgas i form af LNG er flydende på anlægget, transporteres den, og derefter igen ved anlægget (kun omklassificering) omdannes tilbage til en gasformig tilstand til yderligere anvendelse.
Udsigter for flydende brint
Ud over direkte flydning og anvendelse i denne form kan der også fås en yderligere energibærer, brint, fra naturgas. Methan er CH4propan C3N8men butan C4N10.
Brintkomponenten er til stede i alle disse fossile brændstoffer, du skal bare fremhæve det.
De vigtigste fordele ved brint er miljøvenlighed og udbredt forekomst i naturen, men den høje pris på dens flydende og tab på grund af konstant fordampning annullerer disse fordele praktisk
For at overføre brint fra en tilstand af gas til en væske, skal det afkøles til -253 ° C. Til dette bruges multistages kølesystemer og kompressions / ekspansionsenheder. Selvom sådanne teknologier er for dyre, men der arbejdes på at reducere deres omkostninger.
Vi anbefaler også, at du læser vores anden artikel, hvor vi beskrev detaljeret, hvordan man fremstiller en brintgenerator til dit hjem med egne hænder. Flere detaljer - følg linket.
I modsætning til LPG og LNG er flydende brint meget mere eksplosivt. Den mindste lækage i forbindelse med ilt giver en luft-luft-blanding, der antændes fra den mindste gnist. Og opbevaring af flydende brint er kun muligt i specielle kryogene beholdere. Der er stadig for mange ulemper med brændstofbrændstof.
Sådan produceres kondenseret gas, og hvorfor den kondenseres:
Alt om flydende gasser:
Der er adskillige teknologier til forringelse af gas. De har deres egne til metan og deres egne til propan-butan. På samme tid er LPG billigere at modtage, og det er lettere og mere sikkert at transportere / opbevare. At få metan LNG er en dyrere og kompleks proces. Derudover kræver dens omklassificering specialudstyr. På samme tid er metan mere efterspurgt på markedet i dag, så det kondenseres meget i store mængder.
Har du yderligere spørgsmål eller din egen ekspertudtalelse om emnet gasafvævning? Måske har du noget at tilføje til ovenstående. Du er velkommen til at spørge og / eller kommentere artiklen i boksen nedenfor.