Tehnologije, povezane s pridobivanjem, prevozom in predelavo zemeljskega plina, se hitro razvijajo. In mnogi danes slišijo kratici LNG (LPG) in LPG (LNG). Skoraj vsak drugi dan se v novicah v takšnih ali drugačnih okoliščinah omenja gorivo z zemeljskim plinom.
Morate pa priznati, da je treba jasno razumeti, kaj se dogaja, na začetku razumeti, kako se plin utekočinja, zakaj se to počne in kakšne koristi daje ali ne daje. In v tej zadevi je veliko odtenkov.
Za utekočinjenje plinastih ogljikovodikov gradijo velike visokotehnološke obrate. Nato bomo natančno razumeli: zakaj je vse to potrebno in kako se to zgodi.
Zakaj utekočiniti zemeljski plin?
Modro gorivo se črpa iz črevesja zemlje kot mešanica metana, etana, propana, butana, helija, dušika, vodikovega sulfida in drugih plinov ter njihovih različnih derivatov.
Nekateri se uporabljajo v kemični industriji, nekateri pa se kurijo v kotlih ali turbinah za pridobivanje toplote in električne energije. Poleg tega se nekaj pridobljenega uporablja kot gorivo s plinskim motorjem.
Izračuni plinske industrije kažejo, da če je treba dobavljati modro gorivo na razdalji 2500 km ali več, je v utekočinjeni obliki to pogosto bolj donosno kot s plinovodom
Glavni razlog za utekočinjanje zemeljskega plina je poenostavitev njegovega prevoza na velike razdalje. Če se porabnik in vrtina za plinsko gorivo nahajata na kopnem blizu drugega, je med njimi lažje in bolj donosno položiti cev. Toda v nekaterih primerih je gradnja avtoceste predraga in problematična zaradi geografskih nians. Zato se zatečejo k različnim tehnologijam za proizvodnjo utekočinjenega in utekočinjenega naftnega plina v tekoči obliki.
Ekonomika in varnost prometa
Ko utekočinijo plin, ga v obliki tekočine že črpajo v posebne zabojnike za prevoz po morju, reki, cesti in / ali železnici. Hkrati s tehnološkega vidika je utekočinjenje dokaj drag postopek z energijskega vidika.
V različnih obratih to zavzame do 25% začetne prostornine goriva. To pomeni, da za proizvodnjo energije, ki jo potrebuje tehnologija, morate na vsake tri tone tega goriva v končni obliki zgorevati do 1 tone LNG. Toda zemeljski plin je zdaj v velikem povpraševanju, vse se izplača.
V utekočinjeni obliki ima metan (propan-butan) 500-600-krat manjši volumen kot v plinastem stanju
Čeprav je zemeljski plin v tekočem stanju, je negorljiv in neeksploziven. Šele po izhlapevanju med uplinjavanjem je nastala plinska zmes primerna za kurjenje v kotlih in pečeh. Če se torej zemeljski plin ali utekočinjen plin uporabljata kot ogljikovodično gorivo, jih je treba ponovno spremeniti.
Uporaba na različnih področjih
Najpogosteje se izraza „utekočinjeni plin“ in „utekočinjanje plina“ omenjata v okviru prevoza ogljikovodikove energije. To pomeni, da pride najprej do proizvodnje modrega goriva, nato pa še do njegove pretvorbe v UNP ali LNG. Nato se nastala tekočina transportira in nato ponovno vrne v plinasto stanje za eno ali drugo uporabo.
LNG (utekočinjeni naftni plin) za 95% ali več je sestavljen iz zmesi propana-butana, LNG (utekočinjeni zemeljski plin) pa 85–95% metana. Gre za podobne in radikalno različne vrste goriva.
UNP iz propan-butana se v glavnem uporablja kot:
- gorivo s plinskim motorjem;
- gorivo za vbrizgavanje v rezervoarje za avtonomne ogrevalne sisteme;
- tekočine za polnjenje vžigalnikov in plinske jeklenke s prostornino od 200 ml do 50 litrov.
LNG se običajno proizvaja izključno za prevoz na dolge razdalje. Če je na voljo dovolj zmogljivosti za shranjevanje utekočinjenega naftnega plina, ki lahko prenese pritiske v več atmosferah, so za utekočinjeni metan potrebni posebni kriogeni.
Oprema za skladiščenje zemeljskega plina je visoko tehnološka in zavzema veliko prostora. Uporaba takšnega goriva v avtomobilih ni donosna zaradi visokih stroškov jeklenk. Tovornjaki za utekočinjen zemeljski plin v obliki enojnih eksperimentalnih modelov že vozijo po cestah, vendar v segmentu osebnih avtomobilov to „tekoče“ gorivo verjetno ne bo našlo široke uporabe v bližnji prihodnosti.
Tekoči metan kot gorivo se zdaj vse pogosteje uporablja v obratovanju:
- železniške lokomotive;
- morska plovila;
- rečni promet.
LPG in LNG se poleg tega, da se uporabljata kot nosilca energije, uporabljata tudi neposredno v tekoči obliki na plinskih in petrokemičnih obratih. Izdelujejo različne plastike in druge materiale na osnovi ogljikovodikov.
Tehnologije za proizvodnjo LPG in UZP
Za pretvorbo metana iz plina v tekočino ga je treba ohladiti na -163 ° C. Toda propan-butan utekočini že pri -40 ° C. Posledično sta tehnologija in stroški v obeh primerih zelo različni.
En liter LNG je približno 1,38 kubičnih metrov. m zemeljskega plina (ta številka je odvisna od temperature in tlaka), zmanjšanje prostornine približno 620-krat
Za utekočinjanje zemeljskega plina se uporabljajo naslednje tehnologije različnih podjetij:
- AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
- Optimizirana kaskada
- DMR;
- PRICO;
- MFC
- GTL in sod.
Vsi temeljijo na postopkih stiskanja in / ali izmenjave toplote. Utekočinjanje poteka v obratu v več stopnjah, med katerimi se plin postopoma stisne in ohladi do temperature prehoda v tekočo fazo.
Priprava plinske mešanice
Preden začnemo utekočiniti surovi zemeljski plin, je treba iz njega odstraniti vodo, helij, vodik, dušik, žveplove spojine in druge nečistoče. Za to se navadno uporablja adsorpcijska tehnologija globokega čiščenja plinske mešanice tako, da jo prepustimo skozi molekularna sita.
Nato nastopi druga faza priprave surovine, med katero se odstranijo težki ogljikovodiki. Kot rezultat tega ostaneta v plinu samo etan in metan (ali propan in butan) z manj kot 5% nečistoč, tako da se lahko ta frakcija začne hladiti in utekočinjati.
Začetna priprava z odstranitvijo vsega nepotrebnega iz zemeljskega plina se izvaja za zaščito hladilne opreme pred agresivnimi učinki vode, ogljikovega dioksida, žveplove spojine itd.
Frakcioniranje vam omogoča, da se znebite škodljivih nečistoč in dodelite samo glavni plin za nadaljnje utekočinjenje. Pri tlaku 1 atm je temperatura prehoda metana v tekoče stanje -163 ° C, za etan -88 ° C, za propan -42 ° C, za butan pa -0,5 ° S.
Ravno te temperaturne razlike pojasnjujejo razlog, zakaj jih delimo na frakcije in šele nato utekočinijo plin, ki vstopa v obrat. Za vse vrste plinastih ogljikovodikovih spojin ne obstaja enotna tehnologija utekočinjanja. Za vsakega od njih je potrebno zgraditi in uporabiti lastno proizvodno linijo.
Glavni postopek utekočinjanja
Osnova za pretvorbo plina v tekoče stanje je hladilni cikel, med katerim toplota prenaša eno ali drugo hladilno sredstvo iz medija z nizko temperaturo v medij z višjo. Ta postopek je večstopenjski in zahteva razpoložljivost močnih kompresorjev za razširitev / krčenje toplotnega nosilca in toplotnih izmenjevalnikov.
Kompresijske tehnologije so visokotehnološke, energetsko intenzivne in drage, vendar v enem ciklu omogočajo stiskanje plina takoj 5–12 krat
Kot hladilno sredstvo na različnih stopnjah utekočinjanja se uporabljajo naslednje:
- propan;
- metan;
- etan;
- dušik;
- voda (morska in prečiščena);
- zrak.
Na primer, za primarno hlajenje zemeljskega plina v Yamal-LNG Novatek se uporablja hladen arktični zrak, ki omogoča znižanje temperature surovine z minimalnimi stroški takoj na +10 ° S.In v vročih poletnih mesecih namesto nje načrtujemo uporabo morske vode iz Arktičnega oceana, ki je ne glede na letni čas na globini konstantna 3-4 ° C.
Obenem se dušik, pridobljen neposredno iz zraka, uporablja kot končno hladilno sredstvo na polotoku Yamal. Kot rezultat tega Arktika zagotavlja vse, kar je potrebno za proizvodnjo UZP - od vira zemeljskega plina do delovnih snovi, ki se uporabljajo v postopku utekočinjanja.
Propan je utekočinjen na podoben način kot metan. Samo hladilne temperature zahtevajo precej manj nizke - minus 42 ° C proti minus 163 ° S. Zato je utekočinjanje plina za imetnike plina nekajkrat cenejše, vendar je zaradi tega propan-butan LPG manj povpraševan na trgu.
Prevoz in skladiščenje
Skoraj celotno količino UZP prevažajo veliki tankerji z morskim plinom z ene obale na drugo. Prevoz po kopnem je omejen s potrebo po vzdrževanju temperature "tekočega modrega goriva" na vrednosti približno -160 ° C, sicer se metan začne pretvoriti v plinsko stanje in postane eksploziven.
Jeklenke prostornine 5–50 litrov z notranjim tlakom do 1,5–2 MPa in večje posode za rezervoarje, zasnovane za 5–17 MPa, se uporabljajo za prevoz LPG
Tlak v rezervoarju z LNG je blizu atmosferskega. Če pa se temperatura tekočega metana dvigne nad -160 ° C, se bo začel pretvoriti iz tekočega v plin. Posledično se bo tlak v rezervoarju začel dvigovati, kar predstavlja resno nevarnost. Zato so cisterne za prevoz utekočinjenega zemeljskega plina opremljene z napravami za vzdrževanje nizkih temperatur in močnim slojem toplotnega izolatorja.
Utekočinjen naftni plin se ponovno pretaka v plin neposredno v rezervoarju za plin. Regasifikacija LNG se izvaja v posebnih industrijskih obratih brez dostopa do kisika. V fiziki se tekoči metan postopoma spremeni v plin pri pozitivni temperaturi. Če pa se to zgodi neposredno v zraku zunaj posebnih pogojev, potem tak postopek vodi v eksplozijo.
Ko se zemeljski plin v obliki utekočinjenega naftnega plina v obratu utekočini, ga transportirajo, nato pa se v elektrarni (samo regasifikacija) ponovno pretvori v plinasto stanje za nadaljnjo uporabo.
Možnosti utekočinjenega vodika
Poleg neposrednega utekočinjanja in uporabe v tej obliki lahko iz zemeljskega plina dobimo še en nosilec energije, vodik. Metan je CH4propan C3N8vendar butan C4N10.
Vodikova komponenta je prisotna v vseh teh fosilnih gorivih, le poudariti morate.
Glavni prednosti vodika sta prijaznost do okolja in razširjen pojav v naravi, vendar pa visoka cena utekočinjanja in izgube zaradi stalnega izhlapevanja te prednosti praktično ne izničijo.
Za prenos vodika iz stanja plina v tekočino ga je treba ohladiti na -253 ° C. Za to se uporabljajo večstopenjski hladilni sistemi in kompresijske / razširitvene enote. Takšne tehnologije so sicer predrage, vendar se dela, da bi zmanjšali njihove stroške.
Priporočamo tudi, da preberete naš drugi članek, kjer smo podrobno opisali, kako narediti generator vodika za vaš dom z lastnimi rokami. Več podrobnosti - sledite povezavi.
Tudi za razliko od LPG in LNG je utekočinjen vodik veliko bolj eksploziven. Najmanjše puščanje v povezavi s kisikom daje mešanico plina in zraka, ki se vname iz najmanjše iskrice. In skladiščenje tekočega vodika je možno le v posebnih kriogenih posodah. Še vedno je preveč pomanjkljivosti vodikovega goriva.
Kako proizvajati utekočinjen plin in zakaj je utekočinjen:
Vse o utekočinjenih plinih:
Obstaja več tehnologij utekočinjanja plina. Imajo svoje za metan, lastne pa za propan-butan. Hkrati je ceneje dobiti LPG, lažje in varneje pa je prevažati / skladiščiti. Pridobivanje metanskega LNG je dražji in zapleten postopek. Poleg tega je za njegovo ponovno upiranje potrebna specializirana oprema. Obenem je metan na trgu danes bolj povpraševan, zato ga v velikih količinah utekočinijo.
Imate dodatna vprašanja ali lastno strokovno mnenje na temo utekočinjanja plina? Mogoče imate k zgoraj navedenemu še kaj dodati. Lahko povprašate in / ali komentirate članek v spodnjem polju.