Maagaasi kaevandamise, transpordi ja töötlemisega seotud tehnoloogiad arenevad kiiresti. Ja paljud on tänapäeval kuulnud lühendeid LNG (LPG) ja LPG (LNG). Peaaegu ülepäeviti mainitakse maagaasikütust ühes või teises kontekstis uudistes.
Kuid peate tunnistama, et toimuvast selgeks mõistmiseks on kõigepealt oluline mõista, kuidas gaasi veeldatakse, miks seda tehakse ja milliseid eeliseid see annab või mitte. Ja selles küsimuses on palju nüansse.
Gaasiliste süsivesinike vedeldamiseks ehitatakse suuri kõrgtehnoloogiajaamu. Järgmisena mõistame hoolikalt: miks seda kõike vaja on ja kuidas see juhtub.
Miks veeldada maagaasi?
Sinist kütust ekstraheeritakse maapõuest metaani, etaani, propaani, butaani, heeliumi, lämmastiku, vesiniksulfiidi ja muude gaaside ning nende mitmesuguste derivaatide seguna.
Osa neist kasutatakse keemiatööstuses ja osa põletatakse kateldes või turbiinides soojuse ja elektri tootmiseks. Lisaks kasutatakse osa ekstraheeritavast gaasimootorikütuseks.
Gaasitööstuse arvutused näitavad, et kui sinist kütust tuleb tarnida vähemalt 2500 km kaugusel, siis on veeldatud kujul seda sageli kasumlikum teha kui torujuhtme kaudu
Maagaasi veeldamise peamine põhjus on selle pikamaavedude lihtsustamine. Kui tarbija ja gaasikütusekaev asuvad üksteise lähedal asuval maal, on nende vahel toru paigaldamine lihtsam ja tulusam. Kuid mõnel juhul on maantee ehitamine geograafiliste nüansside tõttu liiga kallis ja problemaatiline. Seetõttu kasutavad nad veeldatud maagaasi või veeldatud naftagaasi tootmiseks mitmesuguseid tehnoloogiaid.
Majandus ja transpordi turvalisus
Pärast gaasi vedeldamist pumbatakse see juba vedeliku kujul spetsiaalsetesse mahutitesse, mida saab transportida mere, jõe, maantee ja / või raudtee kaudu. Samal ajal on vedeldamine tehnoloogiliselt üsna kallis protsess energia seisukohast.
Erinevates tehastes võtab see kuni 25% algsest kütusekogusest. See tähendab, et tehnoloogia jaoks vajaliku energia saamiseks peate põletama kuni 1 tonni veeldatud maagaasi iga selle kolme tonni valmiskujul. Maagaasil on aga praegu suur nõudlus, kõik tasub end ära.
Veeldatud kujul on metaani (propaan-butaan) 500–600 korda väiksem kui gaasilises olekus
Maagaas on vedelas olekus mittepõlev ja plahvatusohtlik. Saadud gaasisegu sobib põletamiseks katlates ja ahjudes alles pärast gaasistamist aurustumist. Seega, kui süsivesinikkütusena kasutatakse veeldatud maagaasi või veeldatud naftagaasi, tuleb need taasgaasistada.
Kasutamine erinevates valdkondades
Kõige sagedamini nimetatakse süsivesinike energia transpordi kontekstis termineid "veeldatud gaas" ja "veeldatud gaas". St toimub sinise kütuse esimene tootmine ja seejärel muundamine veeldatud naftagaasiks või veeldatud maagaasiks. Järgmisena transporditakse saadud vedelik ja seejärel viiakse see uuesti gaasilisse olekusse ühe või teise rakenduse jaoks.
LHG (veeldatud naftagaas) vähemalt 95% ulatuses koosneb propaani-butaani segust ja veeldatud maagaas (veeldatud maagaas) 85–95% metaanist. Need on sarnased ja radikaalselt erinevad kütuseliigid.
Propaan-butaanist pärit veeldatud naftagaasi kasutatakse peamiselt:
- gaasimootori kütus;
- kütus autonoomsete küttesüsteemide gaasimahutitesse süstimiseks;
- vedelikud tulemasinate ja gaasiballoonide tankimiseks mahuga 200–50 liitrit.
Veeldatud maagaasi toodetakse tavaliselt ainult pikamaavedude jaoks. Kui veeldatud naftagaasi hoidmiseks on piisavalt mahtu, mis talub mitme atmosfääri rõhku, on vedeldatud metaani jaoks vaja spetsiaalset krüogeenset paaki.
Veeldatud maagaasi hoidlate seadmed on väga tehnoloogilised ja võtavad palju ruumi. Sellise kütuse kasutamine autodes pole silindrite kõrge hinna tõttu kasumlik. LNG veoautod, mis on üksikmudelite kujul, sõidavad juba teedel, kuid sõiduautode segmendis ei leia see “vedel” kütus tõenäoliselt lähitulevikus laialdast rakendust.
Vedeldatud metaani kasutatakse kütusena üha enam:
- raudteevedurid;
- merelaevad;
- jõetransport.
Lisaks sellele, et veeldatud naftagaasi ja veeldatud maagaasi kasutatakse energiakandjana, kasutatakse seda ka vedelal kujul gaasi- ja naftakeemiajaamades. Nendest valmistatakse mitmesuguseid plasti ja muid süsivesinikel põhinevaid materjale.
Veeldatud naftagaasi ja veeldatud maagaasi tootmise tehnoloogiad
Metaani muundamiseks gaasist vedelikuks tuleb see jahutada temperatuurini -163 ° C. Kuid propaan-butaan veeldub juba temperatuuril -40 ° C. Seetõttu on tehnoloogia ja kulud mõlemal juhul väga erinevad.
Üks liiter veeldatud maagaasi on umbes 1,38 kuupmeetrit. m maagaasi (see arv sõltub temperatuurist ja rõhust), mahu vähenemine umbes 620 korda
Maagaasi vedeldamiseks kasutatakse järgmisi erinevate ettevõtete tehnoloogiaid:
- AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
- Optimeeritud kaskaad
- DMR;
- HIND;
- MFC
- GTL jt.
Kõik need põhinevad kokkusurumise ja / või soojusvahetuse protsessidel. Vedeldamise toiming toimub tehases mitmes etapis, mille jooksul gaas surutakse järk-järgult kokku ja jahutatakse vedelasse faasi ülemineku temperatuurini.
Gaasisegu ettevalmistamine
Enne toormaagaasi veeldamise alustamist tuleb sellest eemaldada vesi, heelium, vesinik, lämmastik, väävliühendid ja muud lisandid. Selleks kasutatakse tavaliselt gaasisegu sügava puhastamise adsorptsioonitehnoloogiat, juhtides seda läbi molekulaarsõelte.
Seejärel toimub lähteaine ettevalmistamise teine etapp, mille käigus eemaldatakse rasked süsivesinikud. Selle tulemusel jäävad gaasi ainult vähem kui 5% lisanditega etaan ja metaan (või propaan ja butaan), nii et seda fraktsiooni saab hakata jahutama ja vedeldama.
Esialgne ettevalmistamine koos kogu tarbetu eemaldamisega maagaasist viiakse läbi selleks, et kaitsta külmutusseadmeid vee, süsinikdioksiidi, väävliühendite jne agressiivse mõju eest.
Fraktsioneerimine võimaldab teil vabaneda kahjulikest lisanditest ja eraldada järgnevaks vedeldamiseks ainult peamise gaasi. Rõhul 1 atm on metaani ülemineku temperatuur vedelas olekus -163 ° С, metaani -88 ° С, propaani -42 ° С ja butaani -0,5 ° С.
Just need temperatuuride erinevused selgitavad põhjust, miks need jagunevad fraktsioonideks ja alles siis vedeldavad taimi sisenevat gaasi. Igat tüüpi gaasiliste süsivesinikeühendite jaoks pole olemas ühte vedeldamise tehnoloogiat. Igaühe jaoks peame ehitama ja rakendama oma tootmisliini.
Peamine vedeldamise protsess
Gaasi vedelasse olekusse teisendamise aluseks on jahutustsükkel, mille jooksul soojus kantakse ühe või teise külmutusagensi abil madala temperatuuriga keskkonnast kõrgema temperatuuriga keskkonda. See protsess on mitmeastmeline ja nõuab võimsate kompressorite olemasolu soojuskandja ja soojusvahetite laiendamiseks / kokkutõmbamiseks.
Kompressioonitehnoloogiad on kõrgtehnoloogilised, energiamahukad ja kulukad, kuid ühes tsüklis võimaldavad need gaasi kohe 5–12 korda kokku suruda.
Vedeldamise erinevates etappides kasutatava külmutusagensina kasutatakse järgmisi aineid:
- propaan;
- metaan;
- etaan;
- lämmastik;
- vesi (meri ja puhastatud);
- õhk.
Näiteks maagaasi primaarseks jahutamiseks Yamal-LNG Novatekis kasutatakse jahedat arktilist õhku, mis võimaldab lähteaine temperatuuri minimaalsete kuludega alandada kohe +10 ° C-ni.Ja kuumadel suvekuudel on selle asemel plaanis kasutada Põhja-Jäämere merevett, mis olenemata aastaajast asub 3-4 ° C sügavusel.
Samal ajal kasutatakse Jamali poolsaarel lõpliku jahutusainena otse õhust kohapeal saadud lämmastikku. Selle tulemusel pakub Arktika kõike veeldatud maagaasi tootmiseks vajalikku - alates maagaasi allikast kuni veeldusprotsessis kasutatavate tööaineteni.
Propaan veeldatakse sarnaselt metaaniga. Ainult jahutustemperatuurid nõuavad palju vähem madalat - miinus 42 ° С võrreldes miinus 163 ° С. Seetõttu on gaasi valdajate jaoks gaasi veeldamine mitu korda odavam, kuid sellest tulenev propaani-butaani vedelgaas on turul vähem nõutav.
Transport ja ladustamine
Peaaegu kogu LNG maht transporditakse suurte meregaasitankeritega ühelt rannikult teisele. Maismaatransport on piiratud vajadusega hoida "vedela sinise kütuse" temperatuuri väärtustel umbes -160 ° C, vastasel juhul hakkab metaan muutuma gaasi olekuks ja muutub plahvatusohtlikuks.
Vedelgaasi transportimiseks kasutatakse 5–50 liitriseid balloone siserõhuga kuni 1,5–2 MPa ja suuremaid mahuteid, mis on ette nähtud 5–17 MPa jaoks
Surve veeldatud maagaasi paagis on atmosfääri lähedal. Kui vedela metaani temperatuur tõuseb üle -160 ° C, hakkab see aga vedelikust gaasiks muutuma. Selle tagajärjel hakkab rõhk paagis tõusma, mis kujutab endast tõsist ohtu. Seetõttu on veeldatud maagaasi transpordiks kasutatavad tankerid varustatud madala temperatuuri hoidmiseks mõeldud vahenditega ja võimsa soojusisolaatori kihiga.
Veeldatud naftagaas gaasitatakse gaasiks otse gaasipaagis. Ja veeldatud maagaasi taasgaasistamine toimub spetsiaalsetes tööstusettevõtetes, kus puudub hapniku juurdepääs. Füüsikas muutub vedel metaan positiivsel temperatuuril järk-järgult gaasiks. Kui see juhtub otse õhus väljaspool eritingimusi, põhjustab selline protsess plahvatuse.
Pärast seda, kui maagaas veeldatud maagaasi kujul veeldatakse, transporditakse see ja seejärel taas tehases (ainult gaasistamine) muudetakse gaasiliseks olekuks edasiseks kasutamiseks.
Veeldatud vesiniku väljavaated
Lisaks otsesele veeldamisele ja sellisel kujul kasutamisele võib maagaasist saada ka veel ühe energiakandja, vesiniku. Metaan on CH4propaani C3N8kuid butaan C4N10.
Vesinikkomponent on kõigis neis fossiilkütustes, peate selle lihtsalt esile tooma.
Vesiniku peamised eelised on keskkonnasõbralikkus ja looduses laialt levinud esinemine, kuid vesiniku kõrge hind ja pidevast aurustumisest tulenevad kaod muudavad need eelised praktiliselt kehtetuks.
Vesiniku ülekandmiseks gaasiseisundist vedelikuks tuleb see jahutada temperatuurini -253 ° C. Selleks kasutatakse mitmeastmelisi jahutussüsteeme ja tihendus- / laiendusseadmeid. Sellised tehnoloogiad on küll liiga kallid, kuid nende maksumuse vähendamiseks tehakse pingutusi.
Samuti soovitame teil lugeda meie muud artiklit, kus kirjeldasime üksikasjalikult, kuidas oma kodu jaoks vesinikugeneraatorit oma kätega valmistada. Lisateave - järgige linki.
Samuti on erinevalt vedelgaasist ja veeldatud maagaasist veeldatud vesinik palju plahvatusohtlikum. Hapnikuga seotud väikseim leke annab gaasi-õhu segu, mis süttib väikseimast sädemest. Ja vedela vesiniku säilitamine on võimalik ainult spetsiaalsetes krüogeensetes mahutites. Vesinikkütuse miinuseid on endiselt liiga palju.
Kuidas toota veeldatud gaasi ja miks seda veeldatakse:
Kõik veeldatud gaaside kohta:
Gaasi veeldamise tehnoloogiaid on mitu. Neil on oma metaani jaoks ja oma propaani-butaani jaoks. Samas on veeldatud naftagaasi odavam hankida ning seda on lihtsam ja ohutum transportida / ladustada. Metaaniga veeldatud maagaasi hankimine on kallim ja keerulisem protsess. Lisaks nõuab selle taasgaasistamine spetsiaalseid seadmeid. Samal ajal on metaan tänapäeval turul rohkem nõudlust, seetõttu vedeldatakse seda suurtes kogustes palju.
Kas teil on lisaküsimusi või omaenda arvamust gaasi veeldamise teemal? Võib-olla on teil midagi ülaltoodut lisada. Küsige ja / või kommenteerige julgelt artiklit allolevas kastis.