Paano at bakit natunaw ang gas: teknolohiya ng produksyon at saklaw ng paggamit ng liquefied gas

Ang mga teknolohiyang nauugnay sa produksyon, transportasyon at pagproseso ng natural na gas ay mabilis na umuunlad.At maraming tao ngayon ang nakakarinig ng mga pagdadaglat na LPG at LNG. Halos bawat ibang araw, ang natural na gas fuel ay binabanggit sa mga balita sa isang konteksto o iba pa.

Ngunit, nakikita mo, upang magkaroon ng isang malinaw na pag-unawa sa kung ano ang nangyayari, mahalagang maunawaan sa simula kung paano natunaw ang gas, kung bakit ito ginagawa, at kung ano ang mga benepisyo na naibibigay o hindi nito ibinibigay. At mayroong maraming mga nuances sa isyung ito.

Upang matunaw ang mga gas na hydrocarbon, itinatayo ang malalaking high-tech na planta. Susunod, maingat nating titingnan kung bakit kailangan ang lahat ng ito at kung paano ito nangyayari.

Bakit natutunaw ang natural gas?

Ang asul na gasolina ay nakuha mula sa mga bituka ng lupa sa anyo ng isang halo ng methane, ethane, propane, butane, helium, nitrogen, hydrogen sulfide at iba pang mga gas, pati na rin ang kanilang iba't ibang mga derivatives.

Ang ilan sa mga ito ay ginagamit sa industriya ng kemikal, at ang ilan ay sinusunog sa mga boiler o turbine upang makabuo ng thermal at electrical energy. Dagdag pa, ang ilan sa na-extract na volume ay ginagamit bilang gas engine fuel.

Ang mga kalkulasyon ng mga manggagawa sa gas ay nagpapakita na kung ang asul na gasolina ay kailangang maihatid sa layo na 2,500 km o higit pa, kung gayon sa liquefied form ay kadalasang mas kumikitang gawin ito kaysa sa pipeline.

Ang pangunahing dahilan ng pagtunaw ng natural na gas ay upang gawing simple ang transportasyon nito sa malalayong distansya. Kung ang consumer at ang gas fuel production well ay matatagpuan sa lupain na hindi malayo sa isa't isa, kung gayon mas madali at mas kumikita ang maglagay ng pipe sa pagitan nila.Ngunit sa ilang mga kaso, ang paggawa ng isang highway ay masyadong mahal at may problema dahil sa mga heograpikal na nuances. Samakatuwid, gumagamit sila ng iba't ibang mga teknolohiya para sa paggawa ng LNG o LPG sa likidong anyo.

Ekonomiks at kaligtasan ng transportasyon

Matapos matunaw ang gas, ibobomba ito sa anyo ng likido sa mga espesyal na lalagyan para sa transportasyon sa pamamagitan ng dagat, ilog, kalsada at/o riles. Kasabay nito, sa teknolohiya, ang liquefaction ay isang medyo magastos na proseso mula sa isang punto ng enerhiya.

Sa iba't ibang mga halaman, ito ay tumatagal ng hanggang 25% ng orihinal na dami ng gasolina. Iyon ay, upang makabuo ng enerhiya na kinakailangan ng teknolohiya, kailangan mong magsunog ng hanggang 1 tonelada ng LNG para sa bawat tatlong tonelada nito sa tapos na anyo. Ngunit ang natural na gas ay nasa malaking pangangailangan ngayon, lahat ay nagbabayad.

Sa liquefied form, ang methane (propane-butane) ay sumasakop ng 500-600 beses na mas kaunting volume kaysa sa gas na estado.

Habang ang natural na gas ay isang likido, ito ay hindi nasusunog at hindi sumasabog. Pagkatapos lamang ng pagsingaw sa panahon ng regasification, ang resulta pinaghalong gas lumalabas na angkop para sa pagsunog sa mga boiler at mga kusinilya. Samakatuwid, kung ang LNG o LPG ay ginagamit bilang hydrocarbon fuel, dapat silang ma-regasified.

Gamitin sa iba't ibang larangan

Kadalasan, ang mga terminong "liquefied gas" at "gas liquefaction" ay binanggit sa konteksto ng transportasyon ng mga hydrocarbon energy carrier. Iyon ay, una, ang asul na gasolina ay nakuha, at pagkatapos ito ay na-convert sa LPG o LNG. Ang nagreresultang likido ay dinadala at pagkatapos ay ibabalik sa isang gas na estado para sa isang paggamit o iba pa.

Ang LPG (liquefied petroleum gas) ay 95% o higit pa na binubuo ng propane-butane mixture, at ang LNG (liquefied natural gas) ay 85–95% methane.Ang mga ito ay magkatulad at sa parehong oras ay radikal na magkakaibang uri ng gasolina.

Ang LPG mula sa propane-butane ay pangunahing ginagamit bilang:

• gasolina ng makina ng gas;
• gasolina para sa pumping sa mga tangke ng gas ng mga autonomous heating system;
• mga likido para sa muling pagpuno ng mga lighter at gas cylinder na may kapasidad mula 200 ML hanggang 50 l.

Ang LNG ay karaniwang ginagawang eksklusibo para sa malayuang transportasyon. Kung ang isang lalagyan na may kakayahang makatiis ng presyon ng ilang mga atmospheres ay sapat para sa pag-iimbak ng LPG, kung gayon ang mga espesyal na tangke ng cryogenic ay kinakailangan para sa liquefied methane.

Ang kagamitan sa pag-iimbak ng LNG ay lubos na teknolohikal at kumukuha ng maraming espasyo. Hindi kumikita ang paggamit ng naturang gasolina sa mga pampasaherong sasakyan dahil sa mataas na halaga ng mga cylinder. Ang mga trak na pinapagana ng LNG sa anyo ng mga solong pang-eksperimentong modelo ay nagmamaneho na sa mga kalsada, ngunit sa segment ng pampasaherong sasakyan ang "likido" na gasolinang ito ay malamang na hindi makahanap ng malawakang paggamit sa malapit na hinaharap.

Ang liquefied methane bilang gasolina ay lalong ginagamit sa operasyon:

• mga tren ng diesel ng tren;
• mga sasakyang-dagat;
• transportasyon ng ilog.

Bilang karagdagan sa paggamit bilang isang carrier ng enerhiya, ang LPG at LNG ay ginagamit din nang direkta sa likidong anyo sa mga halaman ng gas at petrochemical. Ginagamit ang mga ito sa paggawa ng iba't ibang plastik at iba pang materyales na nakabatay sa hydrocarbon.

Mga teknolohiya para sa pagkuha ng LPG at LNG

Upang ma-convert ang methane mula sa gas patungo sa likido, dapat itong palamig sa -163 °C. At ang propane-butane ay tumutunaw sa -40 °C. Alinsunod dito, ang mga teknolohiya at gastos sa parehong mga kaso ay ibang-iba.

Ang isang litro ng LNG ay katumbas ng humigit-kumulang 1.38 cubic meters. m ng paunang natural na gas (ang figure na ito ay nakasalalay sa temperatura at presyon), pagbaba sa dami - mga 620 beses

Ang mga sumusunod na teknolohiya mula sa iba't ibang kumpanya ay ginagamit upang tunawin ang natural na gas:

• AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
• Na-optimize na Cascade;
• DMR;
• PRICO;
• MFC;
• GTL et al.

Ang lahat ng mga ito ay batay sa mga proseso ng compression at/o heat exchange. Ang operasyon ng liquefaction ay nagaganap sa planta sa ilang mga yugto, kung saan ang gas ay unti-unting na-compress at pinalamig sa temperatura ng paglipat sa likidong bahagi.

Paghahanda ng pinaghalong gas

Bago mo matunaw ang hilaw na natural na gas, dapat mong alisin ang tubig, helium, hydrogen, nitrogen, sulfur compound at iba pang mga impurities mula dito. Para sa layuning ito, ang teknolohiya ng adsorption ay karaniwang ginagamit para sa malalim na paglilinis ng pinaghalong gas sa pamamagitan ng pagpasa nito sa pamamagitan ng mga molecular sieves.

Pagkatapos ay nangyayari ang pangalawang yugto ng paghahanda ng feedstock, kung saan ang mabibigat na hydrocarbon ay tinanggal. Bilang resulta, tanging ang ethane at methane (o propane at butane) na may dami ng mga impurities na mas mababa sa 5% ang nananatili sa gas, upang ang fraction na ito ay maaaring magsimulang palamigin at tunawin.

Ang pangunahing paghahanda sa pag-alis ng lahat ng hindi kailangan mula sa natural na gas ay isinasagawa upang maprotektahan ang mga kagamitan sa pagpapalamig mula sa mga agresibong epekto ng tubig, carbon dioxide, sulfur compound, atbp.

Binibigyang-daan ka ng fractionation na mapupuksa ang mga nakakapinsalang impurities at ihiwalay lamang ang pangunahing gas para sa kasunod na pagkatunaw. Sa presyon na 1 atm, ang temperatura ng paglipat sa likidong estado para sa methane ay -163 °C, para sa ethane -88 °C, para sa propane -42 °C, at para sa butane -0.5 °C.

Ito ay tiyak na ang mga pagkakaiba sa temperatura na nagpapaliwanag ng dahilan kung bakit ang gas na pumapasok sa planta ay nahahati sa mga fraction at pagkatapos lamang ay natunaw. Walang iisang teknolohiya ng liquefaction para sa lahat ng uri ng gaseous hydrocarbon compound. Para sa bawat isa sa kanila kinakailangan na bumuo at gumamit ng sarili nitong linya ng produksyon.

Pangunahing proseso ng liquefaction

Ang batayan para sa pag-convert ng gas sa isang likidong estado ay ang ikot ng pagpapalamig, kung saan ang init ay inililipat ng isa o ibang nagpapalamig mula sa isang kapaligiran na may mababang temperatura patungo sa isang kapaligiran na may mas mataas. Ang prosesong ito ay multi-stage at nangangailangan ng malalakas na compressor para sa pagpapalawak/compression ng coolant at heat exchangers.

Ang mga teknolohiya ng compression ay high-tech, masinsinang enerhiya at magastos, ngunit sa isang ikot ay pinapayagan nilang ma-compress ang gas nang 5-12 beses nang sabay-sabay

Ang mga sumusunod ay ginagamit bilang nagpapalamig sa iba't ibang yugto ng pagkatunaw:

• propane;
• mitein;
• ethane;
• nitrogen;
• tubig (dagat at purified);
• hangin.

Halimbawa, para sa pangunahing paglamig ng natural gas sa Novatek's Yamal LNG, ginagamit ang malamig na hangin ng Arctic, na nagbibigay-daan sa temperatura ng feedstock na agad na mapababa sa minimal na gastos sa +10 °C. At sa mga mainit na buwan ng tag-araw, sa halip ay ibinibigay ito para sa paggamit ng tubig sa dagat mula sa Arctic Ocean, na, anuman ang oras ng taon, sa lalim ng pare-parehong 3-4 ° C.

Kasabay nito, ang nitrogen, na nakuha nang direkta sa site mula sa hangin, ay ginagamit bilang panghuling nagpapalamig sa Yamal. Bilang resulta, ibinibigay ng Arctic ang lahat ng kailangan para makagawa ng LNG - mula sa paunang natural na gas hanggang sa mga gumaganang ahente na ginagamit sa proseso ng liquefaction.

Ang propane ay natutunaw sa katulad na paraan sa methane. Nangangailangan lamang ito ng mas mababang temperatura ng paglamig - minus 42 °C kumpara sa minus 163 °C. Samakatuwid liquefaction gas para sa mga tangke ng gas Ito ay nagkakahalaga ng ilang beses na mas mababa, ngunit ang nagreresultang propane-butane LPG mismo ay hindi gaanong hinihiling sa merkado.

Transportasyon at imbakan

Halos ang buong dami ng LNG ay dinadala ng malalaking sea gas tanker mula sa isang baybayin patungo sa isa pa.Ang transportasyon sa pamamagitan ng lupa ay limitado sa pamamagitan ng pangangailangan na mapanatili ang temperatura ng "likidong asul na gasolina" sa mga halaga na humigit-kumulang -160 ° C, kung hindi, ang methane ay magsisimulang magbago sa isang estado ng gas at nagiging paputok.

Upang maghatid ng LPG, ginagamit ang mga cylinder na 5–50 litro na may panloob na presyon na hanggang 1.5–2 MPa at mas malalaking lalagyan ng tangke na dinisenyo para sa 5–17 MPa.

Ang presyon sa tangke ng LNG ay malapit sa atmospera. Gayunpaman, kung ang temperatura ng likidong methane ay tumaas sa itaas -160 °C, magsisimula itong maging gas mula sa isang likido. Bilang isang resulta, ang presyon sa lalagyan ay magsisimulang tumaas, na nagdudulot ng malubhang panganib. Samakatuwid, ang mga tanker ng LNG ay nilagyan ng mga yunit ng pagpapanatili ng mababang temperatura at isang makapal na layer ng pagkakabukod ng init.

Ang LPG ay na-regasify sa gas nang direkta sa tangke ng gas. At ang LNG regasification ay isinasagawa sa mga espesyal na pang-industriyang pag-install na walang access sa oxygen. Ayon sa pisika, ang likidong methane sa positibong temperatura ay unti-unting nagiging gas. Gayunpaman, kung ito ay nangyayari nang direkta sa hangin sa labas ng mga espesyal na kondisyon, kung gayon ang ganitong proseso ay hahantong sa isang pagsabog.

Matapos matunaw ang natural na gas sa anyo ng LNG sa planta, ito ay dinadala, at pagkatapos ay muli sa planta (regasification lamang) ito ay binago pabalik sa isang gas na estado para sa karagdagang paggamit.

Mga prospect para sa liquefied hydrogen

Bilang karagdagan sa direktang liquefaction at paggamit sa form na ito, posible ring makakuha ng isa pang carrier ng enerhiya mula sa natural na gas - hydrogen. Ang methane ay CH₄, propane C₃N₈, at butane C₄N₁₀.

Ang sangkap ng hydrogen ay naroroon sa lahat ng mga fossil fuel na ito, kailangan mo lamang itong ihiwalay.

Ang pangunahing bentahe ng hydrogen ay ang pagiging magiliw sa kapaligiran at malawakang paglitaw sa kalikasan, gayunpaman, ang mataas na presyo ng pagkatunaw at pagkalugi nito dahil sa patuloy na pagsingaw ay binabawasan ang mga pakinabang na ito sa halos wala.

Upang gawing likido ang hydrogen mula sa isang gas, dapat itong palamig hanggang -253 °C. Para sa layuning ito, ginagamit ang mga multi-stage cooling system at "compression/expansion" installation. Sa kasalukuyan, ang mga naturang teknolohiya ay masyadong mahal, ngunit ang trabaho ay isinasagawa upang mabawasan ang kanilang gastos.

Inirerekomenda din namin na basahin ang aming iba pang artikulo, kung saan inilarawan namin nang detalyado kung paano gumawa ng hydrogen generator para sa iyong tahanan gamit ang iyong sariling mga kamay. Higit pang mga detalye - pumunta link.

Gayundin, hindi tulad ng LPG at LNG, ang liquefied hydrogen ay mas sumasabog. Ang pinakamaliit na pagtagas nito kasama ng oxygen ay gumagawa ng pinaghalong gas-air na nagniningas sa kaunting spark. At ang pag-iimbak ng likidong hydrogen ay posible lamang sa mga espesyal na lalagyan ng cryogenic. Ang hydrogen fuel ay mayroon pa ring napakaraming disadvantages.

Mga konklusyon at kapaki-pakinabang na video sa paksa

Paano ginawa ang liquefied gas at bakit ito natunaw:

Lahat tungkol sa mga tunaw na gas:

Mayroong ilang mga teknolohiya para sa pagtunaw ng mga gas. Para sa mitein sila ay kanila, at para sa propane-butane sila ay kanila. Kasabay nito, mas mura ang pagkuha ng LPG, at mas madali at mas ligtas ang transportasyon/imbakin. Ang paggawa ng methane LNG ay isang mas mahal at kumplikadong proseso. Dagdag pa, ang regasification nito ay nangangailangan ng espesyal na kagamitan. Kasabay nito, ang methane ay higit na hinihiling sa merkado ngayon, kaya ito ay natunaw sa mas malalaking volume.

Mayroon ka bang anumang mga katanungan sa paglilinaw o ang iyong sariling opinyon ng eksperto sa paksa ng gas liquefaction? Marahil ay mayroon kang idaragdag sa itaas. Huwag mag-atubiling magtanong at/o magkomento sa artikulo sa kahon sa ibaba.