Како и зашто се гас утекује: технологија производње и обим употребе течног гаса

Технологије везане за производњу, транспорт и прераду природног гаса развијају се великом брзином.И многи људи данас чују скраћенице ЛПГ и ЛНГ. Готово сваки други дан у вестима се у овом или оном контексту помиње гориво на природни гас.

Али, видите, да бисте имали јасно разумевање шта се дешава, важно је на почетку разумети како се гас утекује, зашто се то ради и какве користи доноси или не. И у овом питању има пуно нијанси.

За пречишћавање гасовитих угљоводоника граде се велика високотехнолошка постројења. Затим ћемо пажљиво размотрити зашто је све ово потребно и како се то дешава.

Зашто је природни гас у течном стању?

Плаво гориво се екстрахује из недра земље у облику мешавине метана, етана, пропана, бутана, хелијума, азота, водоник-сулфида и других гасова, као и њихових различитих деривата.

Неки од њих се користе у хемијској индустрији, а неки се спаљују у котловима или турбинама за производњу топлотне и електричне енергије. Осим тога, део екстраховане запремине се користи као гориво за гасне моторе.

Прорачуни радника гаса показују да ако је плаво гориво потребно испоручити на удаљености од 2.500 км или више, онда је у течном облику то често исплативије него цевоводом

Главни разлог за пречишћавање природног гаса је да се поједностави његов транспорт на велике удаљености. Ако се потрошач и бунар за производњу гасног горива налазе на земљишту недалеко један од другог, онда је лакше и исплативије поставити цев између њих.Али у неким случајевима, изградња аутопута је прескупа и проблематична због географских нијанси. Због тога прибегавају различитим технологијама за производњу ЛНГ или ТНГ у течном облику.

Економичност и безбедност транспорта

Након што се гас утечи, пумпа се у течни облик у посебне контејнере за транспорт морем, реком, друмом и/или железницом. Истовремено, технолошки, укапљивање је прилично скуп процес са енергетске тачке гледишта.

У различитим постројењима ово заузима до 25% првобитне запремине горива. Односно, да бисте произвели енергију потребну технологији, морате сагорети до 1 тоне ЛНГ-а на сваке три тоне у готовом облику. Али природни гас је сада веома тражен, све се исплати.

У течном облику, метан (пропан-бутан) заузима 500-600 пута мање запремине него у гасовитом стању

Иако је природни гас течност, он није запаљив и није експлозиван. Тек након испаравања током регасификације, резултујућа смеша гаса испоставило се да је погодно за сагоревање котлови и шпорети. Стога, ако се ЛНГ или ТНГ користе као угљоводоничко гориво, онда се морају поново гасити.

Употреба у разним областима

Најчешће се појмови „течни гас“ и „утечњавање гаса“ помињу у контексту транспорта угљоводоничних енергената. То јест, прво се извлачи плаво гориво, а затим се претвара у ТНГ или ЛНГ. Добијена течност се затим транспортује, а затим враћа у гасовито стање за једну или другу употребу.

ТНГ (течни нафтни гас) је 95% или више састављен од мешавине пропан-бутана, а ЛНГ (течни природни гас) је 85–95% метана.То су сличне и истовремено радикално различите врсте горива.

ТНГ из пропан-бутана се углавном користи као:

• гориво за гасне моторе;
• гориво за пумпање у резервоаре за гас аутономних система грејања;
• течности за допуњавање упаљача и гасних боца капацитета од 200 мл до 50 л.

ЛНГ се обично производи искључиво за транспорт на велике удаљености. Ако је контејнер који може да издржи притисак од неколико атмосфера довољан за складиштење ТНГ-а, онда су за течни метан потребни посебни криогени резервоари.

Опрема за складиштење ЛНГ је високо технолошка и заузима много простора. Није исплативо користити такво гориво у путничким аутомобилима због високих трошкова цилиндара. Камиони на ЛНГ у облику појединачних експерименталних модела већ возе на путевима, али у сегменту путничких аутомобила ово „течно“ гориво вероватно неће наћи широку примену у блиској будућности.

Течни метан као гориво се сада све више користи у раду:

• железничке дизел локомотиве;
• морска пловила;
• речни транспорт.

Поред тога што се користе као носиоци енергије, ТНГ и ЛНГ се такође користе директно у течном облику у гасним и петрохемијским постројењима. Користе се за израду разних пластичних маса и других материјала на бази угљоводоника.

Технологије за добијање ТНГ и ЛНГ

Да би се метан претворио из гаса у течност, мора се охладити на -163 °Ц. А пропан-бутан постаје течни на -40 °Ц. Сходно томе, технологије и трошкови у оба случаја су веома различити.

Један литар ЛНГ-а је приближно 1,38 кубних метара. м почетног природног гаса (ова цифра зависи од температуре и притиска), смањење запремине - око 620 пута

За пречишћавање природног гаса користе се следеће технологије различитих компанија:

• АП-СМР (АП-Кс, АП-Ц3МР);
• Оптимизед Цасцаде;
• ДМР;
• ПРИЦО;
• МФЦ;
• ГТЛ ет ал.

Сви су засновани на процесима компресије и/или размене топлоте. Операција утечњавања се одвија у постројењу у неколико фаза, током којих се гас постепено компресује и хлади до температуре преласка у течну фазу.

Припрема смеше гаса

Пре него што будете могли да преточите сирови природни гас, морате уклонити воду, хелијум, водоник, азот, једињења сумпора и друге нечистоће из њега. У ту сврху се обично користи технологија адсорпције за дубинско пречишћавање гасне мешавине пропуштањем кроз молекуларна сита.

Затим наступа друга фаза припреме сировине, током које се уклањају тешки угљоводоници. Као резултат, у гасу остају само етан и метан (или пропан и бутан) са запремином нечистоћа мањом од 5%, тако да ова фракција може да почне да се хлади и течни.

Примарна припрема са уклањањем свега непотребног из природног гаса врши се у циљу заштите расхладне опреме од агресивног дејства воде, угљен-диоксида, једињења сумпора итд.

Фракционисање вам омогућава да се ослободите штетних нечистоћа и изолујете само главни гас за накнадно течење. При притиску од 1 атм температура преласка у течно стање за метан је -163 °Ц, за етан -88 °Ц, за пропан -42 °Ц, а за бутан -0,5 °Ц.

Управо ове температурне разлике објашњавају разлог зашто се гас који улази у постројење дели на фракције и тек онда течни. Не постоји јединствена технологија течења за све врсте гасовитих угљоводоничних једињења. За сваку од њих потребно је изградити и користити сопствену производну линију.

Основни процес течења

Основа за претварање гаса у течно стање је циклус хлађења, током којег се топлота преноси једним или другим расхладним средством из средине са ниском температуром у окружење са вишом. Овај процес је вишестепени и захтева моћне компресоре за експанзију/компресију расхладне течности и измењивача топлоте.

Технологије компресије су високотехнолошке, енергетски интензивне и скупе, али у једном циклусу омогућавају компримовање гаса 5-12 пута одједном

Следеће се користи као расхладно средство у различитим фазама течења:

• пропан;
• метан;
• етан;
• азот;
• вода (морска и пречишћена);
• ваздух.

На пример, за примарно хлађење природног гаса у Новатековом Иамал ЛНГ-у, користи се хладан арктички ваздух, који омогућава да се температура сировине снизи уз минималне трошкове одмах на +10 °Ц. А у врелим летњим месецима уместо тога је предвиђена за коришћење морске воде из Арктичког океана, која је, без обзира на доба године, на дубини од 3-4 ° Ц.

Истовремено, азот, добијен директно на лицу места из ваздуха, користи се као коначно расхладно средство у Јамалу. Као резултат тога, Арктик обезбеђује све што је потребно за производњу ЛНГ-а - од почетног природног гаса до радних средстава која се користе у процесу укапљивања.

Пропан се претвара у течност на сличан начин као и метан. Само што захтева много ниже температуре хлађења - минус 42 °Ц наспрам минус 163 °Ц. Због тога течење гас за резервоаре за гас Кошта неколико пута мање, али сам пропан-бутан ТНГ је мање тражен на тржишту.

Транспорт и складиштење

Скоро цео обим ЛНГ се транспортује великим танкерима за гас са једне обале на другу.Превоз копном је ограничен потребом да се температура „течног плавог горива“ одржи на вредностима од око -160 ° Ц, иначе метан почиње да прелази у гасовито стање и постаје експлозиван.

За транспорт ТНГ-а користе се цилиндри од 5–50 литара са унутрашњим притиском до 1,5–2 МПа и веће цистерне конструисане за 5–17 МПа.

Притисак у резервоару за ЛНГ је близу атмосферског. Међутим, ако температура течног метана порасте изнад -160 °Ц, он ће почети да се претвара из течности у гас. Као резултат, притисак у контејнеру ће почети да расте, што представља озбиљну опасност. Због тога су ЛНГ танкери опремљени јединицама за одржавање ниске температуре и дебелим слојем топлотне изолације.

ТНГ се регасификује у гас директно у резервоару за гас. А ЛНГ регасификација се врши у посебним индустријским постројењима без приступа кисеонику. Према физици, течни метан на позитивним температурама постепено се претвара у гас. Међутим, ако се ово дешава директно у ваздуху ван посебних услова, онда ће такав процес довести до експлозије.

Након што се природни гас у облику ЛНГ-а у течном стању у постројењу, транспортује, а затим поново у постројењу (само регасификација) поново се претвара у гасовито стање за даљу употребу.

Изгледи за течни водоник

Поред директног течења и употребе у овом облику, могуће је добити и други енергент из природног гаса - водоник. Метан је ЦХ₄, пропан Ц₃Н₈и бутан Ц₄Н₁₀.

Компонента водоника је присутна у свим овим фосилним горивима, само треба да је изолујете.

Главне предности водоника су еколошка прихватљивост и распрострањеност у природи, међутим, висока цена његовог укапљивања и губици услед константног испаравања своде ове предности на готово ништа.

Да би се водоник трансформисао из гаса у течност, мора се охладити на -253 °Ц. У ту сврху се користе вишестепени системи хлађења и инсталације „компресије/експанзије“. Тренутно су такве технологије прескупе, али се ради на смањењу њихове цене.

Такође препоручујемо да прочитате наш други чланак, где смо детаљно описали како да направите генератор водоника за свој дом својим рукама. Више детаља - идите линк.

Такође, за разлику од ТНГ-а и ЛНГ-а, течни водоник је много експлозивнији. Најмање његово цурење у комбинацији са кисеоником производи мешавину гаса и ваздуха која се запали при најмањој варници. А складиштење течног водоника могуће је само у посебним криогеним контејнерима. Водонично гориво и даље има превише недостатака.

Закључци и користан видео на тему

Како се производи течни гас и зашто се течни:

Све о течним гасовима:

Постоји неколико технологија за пречишћавање течних гасова. За метан су њихови, а за пропан-бутан су њихови. Истовремено, јефтиније је набавити ТНГ, а лакши и безбеднији за транспорт/складиштење. Производња метана ЛНГ је скупљи и сложенији процес. Осим тога, његова регасификација захтева специјализовану опрему. Истовремено, за метан је данас већа потражња на тржишту, па се течни у много већим количинама.

Имате ли питања која појашњавају или своје стручно мишљење на тему течења гаса? Можда имате нешто да додате горе наведеном. Слободно питајте и/или коментаришите чланак у оквиру испод.