Kako i zašto se plin ukapljuje: tehnologija proizvodnje i opseg uporabe ukapljenog plina

Tehnologije vezane uz proizvodnju, transport i preradu prirodnog plina razvijaju se velikom brzinom.I mnogi ljudi danas čuju kratice LPG i LNG. Gotovo svaki drugi dan u vijestima se spominje gorivo prirodnog plina u ovom ili onom kontekstu.

Ali, vidite, da bismo imali jasno razumijevanje onoga što se događa, važno je u početku razumjeti kako se plin ukapljuje, zašto se to radi i koje koristi daje ili ne pruža. I u ovom pitanju ima puno nijansi.

Za ukapljivanje plinovitih ugljikovodika grade se velika postrojenja visoke tehnologije. Zatim ćemo pažljivo pogledati zašto je sve to potrebno i kako se to događa.

Zašto je prirodni plin ukapljeni?

Plavo gorivo izvlači se iz utrobe zemlje u obliku mješavine metana, etana, propana, butana, helija, dušika, sumporovodika i drugih plinova, kao i njihovih raznih derivata.

Neki od njih se koriste u kemijskoj industriji, a neki se spaljuju u kotlovima ili turbinama za proizvodnju toplinske i električne energije. Osim toga, dio ekstrahirane količine koristi se kao gorivo za plinski motor.

Izračuni plinskih radnika pokazuju da ako plavo gorivo treba isporučiti na udaljenosti od 2500 km ili više, onda je to u tekućem obliku često isplativije nego plinovodom

Glavni razlog za ukapljivanje prirodnog plina je pojednostavljenje njegovog transporta na velike udaljenosti. Ako se potrošač i bušotina za proizvodnju plinskog goriva nalaze na kopnu nedaleko jedan od drugog, tada je lakše i isplativije postaviti cijev između njih.Ali u nekim je slučajevima izgradnja autoceste preskupa i problematična zbog geografskih nijansi. Stoga se pribjegava raznim tehnologijama za proizvodnju LNG-a ili LPG-a u tekućem obliku.

Ekonomičnost i sigurnost prometa

Nakon što se plin ukapi, pumpa se u tekuće stanje u posebne spremnike za transport morem, rijekom, cestom i/ili željeznicom. Istodobno, tehnološki, ukapljivanje je prilično skup proces s energetskog gledišta.

U različitim postrojenjima, to traje do 25% izvornog volumena goriva. Odnosno, da biste proizveli energiju potrebnu tehnologiji, morate sagorjeti do 1 tone LNG-a za svake tri tone u gotovom obliku. Ali prirodni plin je sada u velikoj potražnji, sve se isplati.

U ukapljenom obliku metan (propan-butan) zauzima 500-600 puta manji volumen nego u plinovitom stanju

Iako je prirodni plin tekućina, on nije zapaljiv i neeksplozivan. Tek nakon isparavanja tijekom regasifikacije, rezultirajući plinska smjesa pokazuje se prikladnim za spaljivanje kotlovi i kuhala. Stoga, ako se LNG ili LPG koriste kao ugljikovodično gorivo, moraju se ponovno raspliniti.

Upotreba u raznim područjima

Najčešće se pojmovi "ukapljeni plin" i "ukapljivanje plina" spominju u kontekstu transporta ugljikovodičnih energenata. Odnosno, prvo se ekstrahira plavo gorivo, a zatim se pretvara u LPG ili LNG. Dobivena tekućina se zatim transportira i zatim vraća u plinovito stanje za jednu ili drugu upotrebu.

LPG (ukapljeni naftni plin) sastoji se 95% ili više od smjese propan-butana, a LNG (ukapljeni prirodni plin) je 85-95% metana.To su slične, au isto vrijeme radikalno različite vrste goriva.

LPG iz propan-butana se uglavnom koristi kao:

• gorivo za plinski motor;
• gorivo za pumpanje u spremnike plina autonomnih sustava grijanja;
• tekućine za punjenje upaljača i plinskih boca zapremine od 200 ml do 50 l.

LNG se obično proizvodi isključivo za transport na velike udaljenosti. Ako je za skladištenje UNP-a dovoljan spremnik koji može izdržati tlak od nekoliko atmosfera, onda su za ukapljeni metan potrebni posebni kriogeni spremnici.

Oprema za skladištenje LNG-a visoko je tehnološka i zauzima puno prostora. Nije isplativo koristiti takvo gorivo u osobnim automobilima zbog visoke cijene cilindara. Kamioni na LNG pogon u obliku pojedinačnih eksperimentalnih modela već voze cestama, no u segmentu osobnih vozila ovo "tekuće" gorivo vjerojatno neće naći široku primjenu u skoroj budućnosti.

Ukapljeni metan kao gorivo sada se sve više koristi u radu:

• željezničke dizel lokomotive;
• morski brodovi;
• riječni transport.

Osim što se koriste kao nositelji energije, LPG i LNG se također izravno koriste u tekućem obliku u plinskim i petrokemijskim postrojenjima. Koriste se za izradu raznih vrsta plastike i drugih materijala na bazi ugljikovodika.

Tehnologije za dobivanje LPG i LNG

Da bi se metan pretvorio iz plina u tekućinu, mora se ohladiti na -163 °C. A propan-butan se ukapljuje na -40 °C. Sukladno tome, tehnologije i troškovi u oba slučaja vrlo su različiti.

Jedna litra LNG-a jednaka je približno 1,38 kubičnih metara. m početnog prirodnog plina (ova brojka ovisi o temperaturi i tlaku), smanjenje volumena - oko 620 puta

Za ukapljivanje prirodnog plina koriste se sljedeće tehnologije različitih tvrtki:

• AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
• Optimizirana kaskada;
• DMR;
• PRICO;
• MFC;
• GTL i sur.

Svi se temelje na procesima kompresije i/ili izmjene topline. Operacija ukapljivanja odvija se u postrojenju u nekoliko faza, tijekom kojih se plin postupno komprimira i hladi do temperature prijelaza u tekuću fazu.

Priprema plinske smjese

Prije nego što ukapljujete sirovi prirodni plin, morate iz njega ukloniti vodu, helij, vodik, dušik, sumporne spojeve i druge nečistoće. U tu svrhu obično se koristi adsorpcijska tehnologija za duboko pročišćavanje plinske smjese propuštanjem kroz molekularna sita.

Zatim dolazi do druge faze pripreme sirovine, tijekom koje se uklanjaju teški ugljikovodici. Kao rezultat toga, u plinu ostaju samo etan i metan (ili propan i butan) s volumenom nečistoća manjim od 5%, tako da se ta frakcija može početi hladiti i pretvarati u tekućinu.

Primarna priprema s uklanjanjem svega nepotrebnog iz prirodnog plina provodi se kako bi se rashladna oprema zaštitila od agresivnog djelovanja vode, ugljičnog dioksida, sumpornih spojeva itd.

Frakcioniranje vam omogućuje da se riješite štetnih nečistoća i izolirate samo glavni plin za naknadno ukapljivanje. Pri tlaku od 1 atm temperatura prijelaza u tekuće stanje za metan je -163 °C, za etan -88 °C, za propan -42 °C, a za butan -0,5 °C.

Upravo te temperaturne razlike objašnjavaju zašto se plin koji ulazi u postrojenje dijeli na frakcije i tek potom ukapljuje. Ne postoji jedinstvena tehnologija ukapljivanja za sve vrste plinovitih ugljikovodičnih spojeva. Za svaku od njih potrebno je izgraditi i koristiti vlastitu proizvodnu liniju.

Osnovni proces ukapljivanja

Osnova za pretvaranje plina u tekuće stanje je rashladni ciklus, tijekom kojeg se toplina prenosi jednim ili drugim rashladnim sredstvom iz okoline s niskom temperaturom u okolinu s višom. Ovaj proces je višefazni i zahtijeva snažne kompresore za ekspanziju/kompresiju rashladne tekućine i izmjenjivača topline.

Tehnologije kompresije su visoke tehnologije, energetski intenzivne i skupe, ali u jednom ciklusu omogućuju komprimiranje plina 5-12 puta odjednom

Sljedeće se koristi kao rashladno sredstvo u različitim fazama ukapljivanja:

• propan;
• metan;
• etan;
• dušik;
• voda (morska i pročišćena);
• zrak.

Na primjer, za primarno hlađenje prirodnog plina u Novatekovom Yamal LNG-u koristi se hladan arktički zrak, koji omogućuje da se temperatura sirovine uz minimalne troškove odmah spusti na +10 °C. A u vrućim ljetnim mjesecima umjesto toga predviđeno je korištenje morske vode iz Arktičkog oceana, koja, neovisno o godišnjem dobu, na dubini od konstantnih 3–4°C.

U isto vrijeme, dušik, dobiven izravno na licu mjesta iz zraka, koristi se kao konačno rashladno sredstvo u Yamalu. Kao rezultat toga, Arktik pruža sve što je potrebno za proizvodnju LNG-a - od početnog prirodnog plina do radnih sredstava koja se koriste u procesu ukapljivanja.

Propan se ukapljuje na sličan način kao i metan. Samo što zahtijeva puno niže temperature hlađenja - minus 42 °C naspram minus 163 °C. Stoga likvefakcija plin za plinske spremnike Košta nekoliko puta manje, ali sam dobiveni propan-butan UNP manje je tražen na tržištu.

Prijevoz i skladištenje

Gotovo cjelokupna količina LNG-a transportira se velikim morskim tankerima za plin s jedne obale na drugu.Prijevoz kopnom ograničen je potrebom održavanja temperature "tekućeg plavog goriva" na vrijednostima od oko -160 ° C, inače metan počinje prelaziti u plinovito stanje i postaje eksplozivan.

Za prijevoz UNP-a koriste se boce od 5-50 litara s unutarnjim tlakom do 1,5-2 MPa i veći spremnici spremnici za 5-17 MPa.

Tlak u LNG spremniku je blizu atmosferskog. Međutim, ako temperatura tekućeg metana poraste iznad -160 °C, on će se iz tekućeg stanja početi pretvarati u plin. Kao rezultat toga, tlak u spremniku će se početi povećavati, što predstavlja ozbiljnu opasnost. Stoga su LNG tankeri opremljeni jedinicama za održavanje niske temperature i debelim slojem toplinske izolacije.

LPG se ponovno rasplinjava u plin izravno u spremniku plina. A rasplinjavanje LNG-a provodi se u posebnim industrijskim postrojenjima bez pristupa kisiku. Prema fizici, tekući metan na pozitivnim temperaturama postupno prelazi u plin. Međutim, ako se to dogodi izravno u zraku izvan posebnih uvjeta, tada će takav proces dovesti do eksplozije.

Nakon što se prirodni plin u obliku LNG-a ukapljuje u postrojenju, transportira se, a zatim se ponovno u postrojenju (samo regasifikacija) pretvara natrag u plinovito stanje za daljnju upotrebu.

Izgledi za ukapljeni vodik

Osim izravnog ukapljivanja i korištenja u ovom obliku, iz prirodnog plina moguće je dobiti i drugi energent - vodik. Metan je CH₄, propan C₃N₈i butan C₄N₁₀.

Vodikova komponenta je prisutna u svim tim fosilnim gorivima, samo je trebate izolirati.

Glavne prednosti vodika su ekološka prihvatljivost i raširena pojava u prirodi, međutim, visoka cijena njegovog ukapljivanja i gubici zbog stalnog isparavanja smanjuju te prednosti gotovo na ništa.

Da bi se vodik pretvorio iz plina u tekućinu, mora se ohladiti na -253 °C. U tu svrhu koriste se višestupanjski rashladni sustavi i instalacije "kompresije/ekspanzije". Trenutno su takve tehnologije preskupe, ali radi se na smanjenju njihove cijene.

Također preporučujemo čitanje našeg drugog članka, gdje smo detaljno opisali kako napraviti generator vodika za vaš dom vlastitim rukama. Više detalja - idite veza.

Također, za razliku od LPG-a i LNG-a, ukapljeni vodik je puno eksplozivniji. Njegovo najmanje curenje u kombinaciji s kisikom stvara mješavinu plina i zraka koja se zapali pri najmanjoj iskri. A skladištenje tekućeg vodika moguće je samo u posebnim kriogenim spremnicima. Vodikovo gorivo još uvijek ima previše nedostataka.

Zaključci i koristan video na tu temu

Kako se proizvodi ukapljeni plin i zašto je ukapljen:

Sve o ukapljenim plinovima:

Postoji nekoliko tehnologija za ukapljivanje plinova. Za metan su njihovi, a za propan-butan su njihovi. Ujedno je jeftinije nabaviti UNP, te ga je lakše i sigurnije transportirati/skladištiti. Proizvodnja metana LNG je skuplji i složeniji proces. Osim toga, njegova regasifikacija zahtijeva specijaliziranu opremu. Istovremeno, metan je danas sve traženiji na tržištu pa se ukapljuje u mnogo većim količinama.

Imate li pitanja za pojašnjenje ili svoje stručno mišljenje o temi ukapljivanja plina? Možda imate nešto za dodati gore navedenom. Slobodno pitajte i/ili komentirajte članak u okviru ispod.