2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Области применения сжиженных углеводородных газов

Использование сжиженных углеводородных газов

Транспорт и хранение

Сжиженные углеводородные газы хранят и транспортируют в жидком, а используют в газообразном состоянии. Доставляют их потребителям периодически о созданием запаса на определенный период. На рис. XIV.1 показана принципиальная схема распределения сжиженных газов, маршрутов их транспорта и мест хранения. С газо- или нефтеперерабатывающего завода газ в жидком виде доставляется на газораздаточпые станции или кустовые базы водньш путем на танкерах, а чаще — по железной дороге в цистернах объемом 54 или 98 м 3 . При небольших расстояниях от завода до газораздаточной станции или кустовой базы газ транспортируется в большегрузных автоцистернах емкостью 12 м 3 или по трубопроводам под давлением 15— 20 кгс/см 2 .

Железнодорожные и автомобильные цистерны для перевозки сжиженных газов изготовляют из высокопрочной стали и оборудуют сливо-наливной и контрольной арматурой. Для уменьшения нагрева солнечными лучами цистерны окрашивают в светлый цвет и оборудуют солнцезащитным кожухом.

На станциях и базах осуществляются прием сжиженного газа, хранение его в подземных или наземных емкостях и розлив в автоцистерны или баллоны для доставки в резервуарные установки потребителей или на пункты обмена баллонов. Годовой отпуск газа составляет для станции от 3 до 24 тыс. т/год, для базы — от 25 до 100 тыс. т/год. Геометрическая емкость всех резервуаров может быть не более 8000 м 3 . Располагаются они вне черты города или населенного пункта с подветренной стороны господствующих ветров.

В соответствии с «Правилами безопасности в газовом хозяйстве» расстояния от резервуарного парка в зависимости от общего объема парка и емкости одного резервуара до различных зданий и сооружений, не относящихся к газораздаточной станции, должны быть 110—500 м при наземном и 50—200 м при подземном размещении резервуаров. Подземными считаются резервуары, у которых верхняя образующая резервуара заглублена не менее чем на 0,2 м ниже планировочной отметки земли.

Рис. XIV.1. Принципиальная схема распределения сжиженных газов.

Для доставки сжиженного газа в резервуарные установки потребителей используют автоцистерны (АЦЖГ), смонтированные на шасси автомобилей. На автомобильных дорогах с усовершенствованным покрытием производительность перевозок газа может быть увеличена за счет использования автоприцеппых цистерн. При установке на автоцистернах шестеренчатых насосов НСГ-15 с приводом от двигателя автомобиля эти автоцистерны могут быть использованы как раздаточные для наполнения баллонов непосредственно на пунктах обмена баллонов, имеющих наливные отделения.

Максимальный геометрический объем резервуарных установок бытовых и коммунальных потребителей не должен превышать 20 при наземной и 50 м 3 при подземной установке резервуаров.

Промышленные предприятия для собственных нужд могут иметь резервуарные установки общим объемом до 500 м 3 .

Транспорт сжижейпого газа в баллонах может осуществляться с ГРС или кустовых баз автомобилями типа «клетка» или обычными малой грузоподъемности непосредственно потребителям или большегрузными автомобилями на обменные, районные и розничные пункты, а с них — непосредственно потребителям специальными автомобилями, обычными бортовыми, переоборудованными для этой цели, а в отдельных случаях и подводами.

На пунктах обмена баллонов и в районных пунктах, обслуживаемых силами и средствами этих пунктов, может храниться баллонов емкостью 50 л до 450 шт. и емкостью 27 л — до 3000 шт. В розничных пунктах, обслуживаемых местными службами газового хозяйства, хранится баллонов емкостью 50 л около 100 шт. и емкостью 27 л — до 360 шт.

В групповых газобаллонных установках, предназначенных для снабжения сжиженным газом коммунальных объектов или жилых домов, суммарная емкость баллонов не должна превышать 600 при расположении установки у несгораемой стены здания и 1000 л при размещении на расстоянии от зданий. Суммарная емкость групповых газобаллонных установок промышленных предприятий не должна превышать 1000 при размещении у стен зданий и 1500 л при размещении с разрывом от зданий. Индивидуальные газобаллонные установки могут иметь два баллона емкостью 27 или 50 л, из которых один является рабочим, а другой резервным.

Для обеспечения сжиженным газом временных потребителей, например строительных площадок или полевых станов, применяют передвижные резервуары емкостью 0,63; 1,0 и 1,6 м 3 , которые с газом доставляют потребителям на автомобилях или наполняют непосредственно на месте у потребителя из автоцистерн. При диаметре 800 мм эти емкости имеют длину 1362, 2062 и 3263 мм.

При транспортировке и хранении сжиженных газов в резервуарах, баллонах и других емкостях следует учитывать высокий объемный коэффициент термического расширения жидкой фазы углеводородных газов, примерно равный 0,003. Поэтому заполнение любой емкости сжиженным газом производится не более чем на 80—90% ее геометрического объема с тем, чтобы над жидкой фазой всегда оставалась паровая подушка. Из этих же соображений при перевозке баллонов их следует защищать от воздействия солнечных лучей. Переполнение баллонов или резервуаров сжиженным газом совершенно недопустимо и ведет к их разрушению.

VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2015

СЖИЖЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДНЫЕ ГАЗЫ. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Сжиженные углеводородные газы (СУГ) — смеси углеводородов, которые при нормальных условиях (атмосферное давление и Т воздуха = 0°С) находятся в газообразном состоянии, а при небольшом повышении давления (при постоянной температуре) или незначительном понижении температуры (при атмосферном давлении) переходят из газообразного состояния в жидкое. Основными компонентами СУГ являются пропан и бутан.

Пропан-бутан (сжиженный нефтяной газ) — это смесь двух газов. В состав сжиженного газа входят в небольших количествах также: пропилен, бутилен, этан, этилен, метан и жидкий неиспаряющийся остаток (пентан, гексан).

Сырьем для получения СУГ являются в основном нефтяные попутные газы, газоконденсатных месторождений и газы, получаемые в процессе переработки нефти.

С заводов СУГ в железнодорожных цистернах поступает на газонаполнительные станции (ГНС) газовых хозяйств, где хранится в специальных резервуарах до продажи (отпуска) потребителям.

В сосудах (цистернах, резервуарах, баллонах) для хранения и транспортировки СУГ одновременно находится в 2-х фазах: жидкой и парообразной. СУГ хранят, транспортируют в жидком виде под давлением, которое создаётся собственными парами газа. Это свойство делает СУГ удобными источниками снабжения топливом коммунально-бытовых и промышленных потребителей, т.к. сжиженный газ при хранении и транспортировке в виде жидкости занимает в сотни раз меньший объем, чем газ в естественном (газообразном или парообразном) состоянии, а распределяется по газопроводам и используется (сжигается) в газообразном виде.

Благодаря своей экологичности (чистота сгорания) и относительно низких затратах на производство и переработку газ пропан-бутан получил широкое применение для производственных и хозяйственных нужд населения. Область применения сжиженного углеводородного газа широка. Так, например, СУГ используется в качестве источника тепла, топлива для а/м, сырья для производства аэрозолей, в качестве топлива для автопрогрузчиков и т.д.

В промышленности сжиженные углеводородные газы (пропан-бутан, изобутан) используется в качестве сырья и топлива. В строительной отрасли СПБТ (смесь пропана и бутана) применяется при переработке металлов, при газосварочных работах. Широк спектр применения СУГ на крупных складских предприятиях. Так, например, СПБТ используется для отопления больших складских и торговых площадей (в инфракрасных обогревателях (излучателях). Благодаря своей экологичности, отсутствию запаха газ используется в качестве топлива на автопогрузчиках на продуктовых складах и в пищевой промышленности.

Пропан-бутан – сжиженный углеводородный газ – применяется в качестве моторного топлива как альтернатива традиционному виду топлива – бензину. И успешно конкурирует по ним по цене.

Читать еще:  Как произвести регулировку ручного тормоза?

Сегодня с появлением новых совершенных систем 4 поколения ГБО перевод а/м на газ становится все более популярным. В настоящее время принимается ряд региональных программ перевода автомобилей на газ. Но из-за отсутствия должного финансирования, к сожалению, процесс тормозится.

Традиционный вариант использования СУГ – это использование в быту: для отопления пропаном дома и приготовления пищи. Объемы потребления газа варьируются в зависимости потребителя: от небольших приусадебных хозяйств до коттеджных поселков и крупных строительных объектов.

Хранение СУГ осуществляют в резервуарных парках химических, нефтеперерабатывающих и газовых заводов; на перевалочных кустовых и портовых базах СУГ; в резервуарных парках газораздаточных станций (ГРС) и станций пикового газопотребления, а также в емкостях для газоснабжения населенных мест.

Рис.1. Резервуарный парк хранения СУГ

Резервуарные парки, базы СУГ, ГРС и станции пикового потребления помимо склада сжиженного газа имеют ряд других сооружений: эстакады для слива газа из железнодорожных цистерн в резервуары, насоснокомпрессорные станции для перемещения жидкой и паровой фаз, цехи для наполнения автоцистерн и баллонов, насосные для слива из баллонов остатков СУГ.

На складах СУГ хранят под повышенным давлением при температуре окружающей среды — в стальных надземных резервуарах или подземных шахтного типа и образованных в соляных формациях; под давлением, близким к атмосферному, и при пониженной температуре (низкотемпературные изотермические хранилища) — в тонкостенных стальных резервуарах, покрытых теплоизоляцией, в железобетонных надземных и заглубленных, а также в ледопородных подземных резервуарах.

Несколько резервуаров, установленных в местах потребления газа (на предприятиях, во дворах жилых домов и общественных зданий), называются резервуарной установкой сжиженного газа (РУСГ)

Библиографический список

1. ГОСТ Р 52087-2003 «Газы углеводородные сжиженные топливные»

Области применения сжиженных углеводородных газов

Основное свойство сжиженного газа – это его безопасность. Его легко хранить и перевозить, поэтому спектр его применения очень широкий. Сжиженные газы не загрязняют окружающую среду и стоят намного дешевле других видов топлива. Технологии с применением сжиженных газов выручат во многих ситуациях:

Узнайте подробнее как это может быть выгодно именно вам.

СУГ в быту

Очень помогают в быту и повсеместно используются бытовые газовые баллоны с пропаном. С их помощью можно приготовить пищу или нагреть бак с водой в любых условиях – и в походе, и на даче, в рабочей бытовке, на морских и речных судах. В общем газовые баллоны спасают всегда и везде, если нет стационарных удобств. Баллоны с пропан-бутановой смесью могут не только греть, но также с их помощью могут работать холодильники и морозильники. Даже в маленьких зажигалках используется сжиженный газ (бутан+изобутан). Узнать подробней почитать об использовании газовых баллонов, правилах хранения, правильной установке и эксплуации можно из полезных статей на нашем сайте.

Сжиженные газы для обогрева дома:

Благодаря своим свойствам, легкости транспортировки и небольшой стоимости сжиженные газы стали великолепным решением проблемы обогрева помещения для владельцев загородных домов или отдельно стоящих производственных зданий. Не секрет, что магистральный природный газ доступен далеко не везде, а обогрев другими альтернативными видами энергии — это очень дорого. А вот автономная газификация — это быстро, это экономично, это чистый воздух, безопасность и возможность пользоваться автономным обогревом без необходимости непрерывно поддерживать источник тепла вручную.

СУГ в промышленности

В промышленности сжиженные газы применяются еще больше. Как источник тепла для работы различного оборудования в самых различных отраслях — от металлообработки до стекольной промышленности. Газом заправляются погрузчики – он дает достаточно энергии для подъема тяжестей, но при этом воздух в замкнутых помещениях, где обычно расположены склады остается чистым – ведь от сжиженного газа нет ни запаха, ни дыма, ни копоти.

Автомобили с газобалонным оборудованием:

Одно из самых популярных и востребованных направлений применения сжиженного газа – это автомобили. Плюсы автомобилей на газовом топливе несомненны. Во-первых это выгодно.

Плюс многие владельцы автомобилей на газу говорят о том, что машина, которая использует ГБО (газобалонное оборудование), работает более гладко – за счёт этого износ компонентов двигателя происходит гораздо медленнее.

А если посчитать стоимость топлива и сравнить стоимость пропан-бутановой смеси на заправочных станциях и стоимость литра бензина – то результат будет далеко не в пользу бензина.

Сравним

По пробегу:

1) Пропан-бутан летняя смесь 1,19л эквивалентно 1л бензина.

2) Пропан-бутан зимняя смесь 1,25л эквивалентно 1л бензина.

По стоимости .

Средняя цена на заправках Санкт-Петербурга (данные на ноябрь 2017г):

Кроме того, это выгодно не только отдельному владельцу автобомиля, но и обществу в целом.Автомобили на газу намного экологичней бензиновых, в окружающую среду выделяется на 50% меньше окиси углерода, на 40% углеводородов меньше на 40%, на 35 – окиси азота.

Что делать, если наша статья вас убедила в правильности выбора газа в качестве топлива для авто?

Конечно, сейчас появляются новые поколения автомобилей, которые работают исключительно на газу, за счёт этого детали изнашиваются медленнее, пробег техники увеличивается. Но все же пока что наиболее популярный вариант – это двойная топливная система в два бака: один для пропан-бутана, другой для бензина. Система сама переключается с одной на другую по мере необходимости, за счёт чего обладатели автомобиля могут всегда использовать дешёвый и экологически чистый газ. В резервном варианте он переключается на бензин. Поставить оборудование на свой автомобиль можно за несколько часов если обратиться к хорошим специалистам. Установка ГБО окупится всего за несколько месяцев.

Безопасен ли сжиженный газ?

Жидкие газы являются весьма безопасными, если проводить сравнение с прочими видами топлива. Температура воспламенения пропана очень велика – примерно 450-500 градусов (у бензина данный показатель составляет всего-то 257 градусов). Данный факт указывает на то, что вероятность самопроизвольного возгорания достаточно мала. Более того, из-за давления, которое требуется для того, чтобы поддерживать в жидком виде пропан, баллоны, которые используют для хранения газа, гораздо прочнее стандартных бензобаков. Коэффициент безопасности увеличивается за счёт специального клапана отсечки топлива.

Разработка комплекса мероприятий по обеспечению противопожарной защиты газоперерабатывающего предприятия в городе Уфа

Применение сжиженных углеводородных газов

Сжиженные газы широко применяют в качестве сырья для нефтехимической промышленности, используют как моторное топливо, а также бытовое топливо для газификации населенных пунктов, предприятий, животноводческих ферм и т.д.

Основной потребитель сжиженных газов в настоящее время – это нефтехимические производства. Этан, пропан, н-бутан, а также газовый бензин и гексан служат сырьем для производства этилена, из которого получают этиловый спирт, глицерин, этиленгликоль, дихлорэтан, хлористый этил и др. При дальнейшей переработке этих веществ получают лаки, растворители, красители, моющие средства, синтетический каучук, полиэтилен, полипропилен [1].

В промышленности сжиженные углеводородные газы используются для термической обработки и резки черных металлов, для сварки и пайки цветных металлов, для поверхностной закалки и сушки. Применение газа для технологических нужд промышленности снижает стоимость топлива, способствует повышению производительности и улучшению качественных показателей работы агрегатов, а в химической промышленности улучшает технико-экономические показатели производства и позволяет уменьшить использование других веществ.

Читать еще:  Роллетные ворота для гаражей и их плюсы

Сжиженные газы получают из попутного нефтяного газа, который добывается вместе с нефтью на нефтяных месторождениях.

Добытый на месторождениях нефтяной газ представляет собой смесь различных углеводородов, водяных паров, азота, а иногда и кислых компонентов: углекислоты и сероводорода. Транспортировать такой газ по трубопроводам на относительно большие расстояния и под давлением выше 0,7 МПа практически невозможно, так как водяные пары и тяжелые углеводороды при понижении температуры конденсируются, образуя жидкостные, ледяные и гидратные пробки, поэтому нефтяной газ подвергается переработке на газоперерабатывающих заводах [3].

При больших масштабах производства и переработки углеводородного сырья возрастают вероятность и степень опасности взрывов и пожаров. Размеры ежегодного материального ущерба от пожаров и взрывов во всех технически развитых странах имеют тенденцию к неуклонному росту. При этом увеличиваются размеры материального ущерба от каждого отдельного случая взрыва или пожара, так как с непрерывным ростом масштабов производства увеличиваются единичная мощность установок и концентрация на производственных площадях горючих и взрывоопасных продуктов и, прежде всего, сжиженных углеводородных газов. Наибольшее число крупных пожаров и взрывов на складах и открытых площадках обусловлено утечкой ЛВЖ и сжиженных углеводородных газов. Для выявления причин аварий на предприятиях газоперерабатывающей отрасли необходимо рассмотреть физико-химические свойства газа, особенности технологических процессов, статистику характерных чрезвычайных ситуаций в России и в мире [4].

Физико-химические свойства сжиженных углеводородных газов, обуславливающие возникновение аварии

Давление паровой фазы. Пары сжиженных углеводородных газов обладают значительной упругостью (давлением), которая возрастает с повышением температуры. Для жидкой фазы углеводородов характерен высокий коэффициент объемного расширения, она может охлаждаться до отрицательных температур. Паровая фаза имеет плотность, значительно превышающую плотность воздуха, обладает медленной диффузией, способна накапливаться в низких местах и колодцах, особенно при отрицательных температурах воздуха, в отличие от других газов имеет низкую температуру воспламенения и низкие значения пределов взрываемости (воспламеняемости) в воздухе, способна образовывать конденсат при низких температурах воздуха или при повышении давления.

Сжиженные углеводородные газы в закрытых сосудах и газопроводах находятся под давлением, которое соответствует упругости их паров при данной температуре. Давление в сосудах изменяется пропорционально температуре [5].

Обеспечение герметичности сосудов, газопроводов, запорной и регулирующей арматуры, а также их соединений является условием полной безопасности и безаварийности при хранении, розливе и транспортировке сжиженных газов. При заполнении сосудов сжиженными газами сверхдопустимого возможно повышение давления, приводящее к аварии, поэтому резервуары и баллоны полностью не заполняют, а оставляют некоторый объем, занимаемый парами сжиженных газов. Степень заполнения резервуаров и баллонов принимается в зависимости от марки газа, разности его температур во время заполнения и при последующем хранении. При разности температуры до 40°С степень заполнения принимается 85%, а при большей разности она должна соответственно снижаться [5].

Конденсатообразование. Нагрев жидкой фазы вызывает ее испарение, увеличение массы насыщенных паров при одновременном повышении их температуры и давления (упругости). При охлаждении паровой фазы возникает обратный процесс — конденсатообразование. В связи с периодическими понижениями и повышениями температуры окружающей среды (воздуха, земли) в течение суток и года, а также в результате отбора паровой фазы в резервуарах и баллонах, заполненных сжиженными углеводородными газами, непрерывно происходит процесс тепломассообмена между жидкой и паровой фазами. Он более интенсивен, если жидкая и паровая фазы находятся в различных температурных условиях (например, подземные резервуары групповых установок в зимнее время находятся в зоне более высоких температур, чем выходящие из земли газопроводы). В установках сжиженного газа, смонтированных без учета процесса конденсатообразования в паровой фазе, газоснабжение нарушается и возникают аварии [5].

Для предупреждения указанных нарушений необходимо резервуары и трубопроводы насыщенных паров располагать в зоне одинаковых температур, предусматривать возможность беспрепятственного стока конденсата из газопроводов обратно в резервуар. Значительную опасность представляет конденсат, образующийся в трубопроводах паровой фазы перед компрессорами, Для предотвращения попадания конденсата в компрессоры предусматривается обязательная установка конденсатоотводчиков на всасывающих трубопроводах смеси углеводородов. Насыщенные пары конденсируются при понижении температуры или повышении давления, поэтому они не могут транспортироваться по трубопроводам без постоянного отвода конденсата или дополнительного подогрева.

Для предотвращения конденсатообразования входы в здания должны быть наружными, цокольными, утепленными. Подземные газопроводы от резервуарных установок с искусственным испарением, оборудованные нагревателями-регазификаторами, необходимо прокладывать ниже глубины промерзания или с тепловым спутником, обеспечивающим положительную температуру сжиженного газа [5].

Охлаждающее действие сжиженных газов. В зимнее время сжиженные углеводороды могут охлаждаться до температур ниже точки кипения и сохранять при этом свойства жидкости. Это объясняется тем, что пропан отвердевает при -189°С, а н-бутан при -135°С. Переохлажденные жидкости в испарение сжиженных углеводородов сопровождается отбором тепла из окружающей среды, что служит дополнительной причиной глубоких обмораживаний. Одной из особенностей сжиженных углеводородных газов является значительное понижение температуры при испарении жидкой фазы в летнее время.

Как и зачем сжижают газ: технология производства и сфера использования сжиженного газа

Связанные с добычей, транспортировкой и переработкой природного газа технологии развиваются стремительными темпами. И у многих сегодня на слуху аббревиатуры СПГ (LPG) и СУГ (LNG). Практически через день в новостях в том или ином контексте упоминается природное газовое топливо.

Но, согласитесь, чтобы иметь четкое понимание о происходящем, важно изначально разобраться, как сжижается газ, зачем это делается и какую выгоду дает либо не дает. А нюансов в данном вопросе существует масса.

Чтобы произвести сжижение газообразных углеводородов, строятся крупные высокотехнологичные заводы. Далее мы внимательно разберемся: для чего все это нужно и как происходит.

Зачем сжижают природный газ?

Из недр земли голубое топливо добывается в виде смеси из метана, этана, пропана, бутана, гелия, азота, сероводорода и других газов, а также различных их производных.

Часть из них применяется в химической промышленности, а часть сжигается в котлах или турбинах для генерации тепловой и электрической энергии. Плюс некоторый объем добытого используется в качестве газомоторного горючего.

Основная причина сжижения природного газа – упрощение его перевозки на дальние расстояния. Если потребитель и скважина добычи газового топлива находятся на суше недалеко друг от друга, то проще и выгодней проложить между ними трубу. Но в ряде случаев магистраль строить выходит слишком дорого и проблематично из-за географических нюансов. Поэтому и прибегают к различным технологиям получения СПГ либо СУГ в жидком виде.

Экономика и безопасность перевозок

После того как газ сжижен, он уже в виде жидкости закачивается в специальные емкости для перевозки морским, речным, автомобильным и/или железнодорожным транспортом. При этом технологически сжижение является достаточно затратным с энергетической точки зрения процессом.

На разных заводах на это уходит до 25% от исходного объема топлива. То есть для выработки нужной по технологии энергии приходиться сжигать до 1 тонны СПГ на каждые его три тонны в готовом виде. Но природный газ сейчас сильно востребован, все окупается.

Пока природный газ находится в состоянии жидкости, он не горюч и взрывобезопасен. Только после испарения в ходе регазификации, полученная газовая смесь оказывается пригодна для сжигания в котлах и варочных плитах. Поэтому, если СПГ или СУГ используются как углеводородное топливо, то их обязательно приходится регазифицировать.

Читать еще:  Еще о пневмоподвеске

Использование в различных сферах

Чаще всего термины «сжиженный газ» и «сжижение газа» упоминаются в контексте перевозки углеводородного энергоносителя. То есть сначала происходит добыча голубого топлива, а потом его преобразование в СУГ или СПГ. Дальше полученную жидкость перевозят и после вновь возвращают в газообразное состояние для того или иного применения.

СУГ из пропан-бутана в основном используют в качестве:

  • газомоторного топлива;
  • горючего для закачки в газгольдеры автономных систем отопления;
  • жидкостей для заправки зажигалок и газовых баллонов емкостью от 200 мл до 50 л.

СПГ обычно производят исключительно для перевозки на дальние расстояния. Если для хранения СУГ достаточно емкости, способной выдержать давление в несколько атмосфер, то для сжиженного метана требуются специальные криогенные резервуары.

Оборудование для хранения СПГ отличается высокой технологичностью и занимает много места. Использовать такое топливо в легковых автомобилях не выгодно из-за дороговизны баллонов. Грузовики на СПГ в виде единичных экспериментальных моделей уже по дорогам ездят, но в сегменте легковушек это «жидкое» горючее вряд ли в ближайшем будущем найдет себе широкое применение.

Сжиженный метан как топливо сейчас все чаще используется при эксплуатации:

  • железнодорожных тепловозов;
  • морских судов;
  • речного транспорта.

Помимо использования в качестве энергоносителя LPG и LNG также применяются непосредственно в жидком виде на газо-нефтехимических заводах. Из них делают различные пластмассы и иные материалы на углеводородной основе.

Технологии получения СУГ и СПГ

Чтобы перевести метан из газового состояния в жидкое, его необходимо охладить до -163 °С. А пропан-бутан сжижается уже при -40 ° С. Соответственно технологии и затраты в обоих случаях сильно различаются.

Для сжижения природного газа используются следующие технологии от разных фирм:

В основе всех них лежат процессы компримирования и/или теплового обмена. Операция по сжижению происходит на заводе в несколько этапов, в ходе которых газ постепенно сжимается и охлаждается до температуры перехода в жидкую фазу.

Подготовка газовой смеси

Перед тем как начать сжижать сырой природный газ, из него требуется удалить воду, гелий, водород, азот, соединения серы и другие примеси. Для этого обычно применяют адсорбционную технологию глубокой очистки газовой смеси путем пропускания ее через молекулярные сита.

Затем происходит второй этап подготовки исходного сырья, в ходе которого удаляются тяжелые углеводороды. В итоге в газе остаются лишь этан и метан (либо пропан и бутан) с объемом примесей менее 5%, чтобы уже эту фракцию начать охлаждать и сжижать.

Фракционирование позволяет избавиться от вредных примесей и выделить только основной газ для последующего сжижения. При давлении 1 атм температура перехода в жидкое состояние у метана -163 °С, у этана -88 °С, у пропана -42 °С, а у бутана -0,5 °С.

Как раз эти температурные различия и объясняют причину, зачем разделяют на фракции и только потом сжижают газ, поступающий на завод. Единой технологии сжижения для всех типов газообразных углеводородных соединений не существует. Для каждого из них приходится строить и применять свою технологическую линию.

Основной процесс сжижения

Основой для перевода газ в жидкое состояние служит холодильный цикл, в ходе которого тем или иным хладагентом теплота переносится от среды с низкой температурой к среде с более высокой. Процесс этот многоступенчатый и требует наличия мощных компрессоров для расширения/сжатия теплоносителя и теплообменников.

В качестве хладагента на разных стадиях сжижения применяются:

Например, для первичного охлаждения природного газа на «Ямал-СПГ» Новатэка используется прохладный арктический воздух, который позволяет понизить температуру исходного сырья с минимальными затратами сразу до +10 °С. А в жаркие летние месяцы вместо него предусмотрено использование морской воды из Северного Ледовитого океана, имеющей независимо от времени года на глубине постоянные 3–4 °С.

При этом в качестве конечного хладагента на Ямале применяют азот, получаемый прямо на месте из воздуха. В результате Арктика дает все необходимое для получения СПГ – от исходного природного газа до используемых в процессе сжижения рабочих агентов.

Пропан сжижается по аналогичной с метаном схеме. Только температуры охлаждения ему требуются гораздо менее низкие – минус 42 °С против минус 163 °С. Поэтому сжижение газа для газгольдеров стоит в разы дешевле, однако сам получаемый пропан-бутановый СУГ востребован на рынке меньше.

Транспортировка и хранение

Практически весь объем СПГ перевозится крупногабаритными морскими танкерами-газовозами от одного берега к другому. Транспортировка по суше ограничена необходимостью поддерживать температуру «жидкого голубого топлива» на значениях около -160 °С, иначе метан начинает переходить в газовое состояние и становится взрывоопасным.

Давление в емкости с СПГ близко к атмосферному. Однако, если температура жидкого метана поднимется выше -160 °С, то он начнет превращаться из жидкости в газ. В результате давление в емкости начнет повышаться, что представляет серьезную опасность. Поэтому танкеры для перевозки СПГ оборудуются установками поддержания низких температур и мощным слоем теплоизолятора.

СУГ регазифицируется в газ прямо в газгольдере. А регазификация СПГ производится на специальных промышленных установках без доступа кислорода. По физике жидкий метан при положительной температуре постепенно превращается в газ. Однако если это будет происходить прямо на воздухе вне специальных условий, то такой процесс приведет к взрыву.

После того, как природный газ в виде СПГ сжижают на заводе, его перевозят, а потом опять на заводе (только регазификационном) превращают обратно в газообразное состояние для дальнейшего применения.

Перспективы сжиженного водорода

Помимо непосредственного сжижения и использования в таком виде из природного газа также можно получить еще один энергоноситель – водород. Метан это СН4, пропан С3Н8, а бутан С4Н10.

Водородная составляющая присутствует во всех этих ископаемых топливах, надо лишь выделить ее.

Чтобы водород из состояния газа перевести в жидкость, его требуется охладить до -253 °С. Для этого используются многоступенчатые системы охлаждения и установки «сжатия/расширения». Пока подобные технологии слишком дороги, но работа по их удешевлению ведется.

Рекомендуем также прочесть другую нашу статью, где мы подробно рассказали, как сделать водородный генератор для дома своими руками. Подробнее – переходите по ссылке.

Также в отличие от LPG и LNG сжиженный водород гораздо более взрывоопасен. Малейшая его утечка в соединении с кислородом дает газовоздушную смесь, которая воспламеняется от малейшей искры. А хранение жидкого водорода возможно лишь в специальных криогенных контейнерах. Минусов у водородного топлива пока слишком много.

Выводы и полезное видео по теме

Как производят сжиженный газ и зачем его сжижают:

Все про сжиженные газы:

Технологий сжижения газов существует несколько. Для метана они свои, а для пропан-бутана свои. При этом СУГ получить дешевле, а перевозить/хранить проще и безопасней. Получение метанового СПГ является более затратным и сложным процессом. Плюс его регазификация требует специализированного оборудования. При этом метан более востребован сегодня на рынке, поэтому его сжижают гораздо в больших объемах.

Имеются уточняющие вопросы или свое экспертное мнение по теме сжижения газа? Возможно, у вас есть что добавить к вышеизложенному. Не стесняйтесь, спрашивайте и/или комментируйте статью в расположенном ниже блоке.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector