Miten ja miksi kaasu nesteytetään: tuotantotekniikka ja nestekaasun käyttöalue

Johdanto

Tällä hetkellä kattilahuoneissa, jotka ovat osa rautatiekuljetusyritysten infrastruktuuria, useimmissa tapauksissa kivihiili ja polttoöljy toimivat energialähteenä, ja dieselpolttoaine on vara. Joten esimerkiksi Venäjän rautateiden haaran Oktyabrskaya Railwayn lämmönjakelulaitosten analyysi osoitti, että kattilarakennukset toimivat pääasiassa polttoöljyllä, ja vain osa niistä toimii maakaasulla.

Polttoöljykattiloiden etuja ovat niiden täydellinen autonomia (mahdollisuus käyttää niitä laitoksissa, jotka ovat kaukana kaasuverkosta) ja polttoainekomponentin alhaiset kustannukset (verrattuna hiili-, diesel- ja sähkökattiloihin), haittoja ovat tarve organisoida. varastointi, varmistaa polttoöljyn toimitus, valvoa polttoaineen laatua, ympäristön saastumista koskevia ongelmia. Suuria määriä polttoainetta toimitettaessa on tarpeen järjestää purkujärjestelmä (polttoöljyn lämmitys ja tyhjennys) ja kulkutiet, varastointitilojen ja polttoöljyputkien lämmitystarve polttoaineen kuljettamiseksi kattiloihin sekä lisäkustannukset lämmityslämmönvaihtimien puhdistamisesta ja polttoöljyn suodattimet.

Ilmakehään joutuvien haitallisten päästöjen maksujen odotettavissa olevan jyrkän korotuksen yhteydessä Venäjän rautateiden lämmön- ja vesihuollon keskusosasto päätti vähentää polttoöljyn käyttöä rautateiden kattiloissa. Murmanskin alueella, jossa osa Oktyabrskaja-rautatiestä kulkee, esitellään hanke, jonka tavoitteena on vähentää kaupunki- ja aluekattilatalojen polttoöljyriippuvuutta, mukaan lukien mahdollisuus vaihtaa ne nesteytettyyn maakaasuun (LNG). Karjalaan suunnitellaan LNG-laitoksen ja Luoteis-liittovaltion kaasuinfrastruktuurin rakentamista.

Polttoöljystä luopuminen lisää Murmanskin alueen kattilarakennusten hyötysuhdetta 40 %.

LNG on 2000-luvun polttoaine

Venäjä voi lähitulevaisuudessa nousta yhdeksi johtavista nesteytetyn maakaasun, maallemme suhteellisen uudenlaisen vaihtoehtoisen polttoaineen, maailmanmarkkinoiden tuottajista ja toimittajista.Kaikesta maailmassa tuotetusta maakaasusta yli 26 % nesteytetään ja kuljetetaan nestemäisessä muodossa erityisissä tankkereissa tuotantomaista kaasun kuluttajamaihin.

Nesteytetyllä maakaasulla on merkittäviä etuja muihin energiankantajiin verrattuna. Ne voidaan toimittaa lyhyessä ajassa kaasuttomille siirtokunnille. Lisäksi nesteytetty maakaasu on massakäyttöisistä polttoaineista ympäristöystävällisin ja turvallisin, mikä avaa laajat mahdollisuudet sen käyttöön teollisuudessa ja liikenteessä. Nykyään harkitaan useita vaihtoehtoja maakaasun nesteytyslaitosten rakentamiseksi Venäjälle ja sen vientiterminaaleihin, joista yksi on tarkoitus toteuttaa Primorskin satamassa Leningradin alueella.

Nesteytetyllä maakaasulla vaihtoehtoisena polttoaineena on useita etuja. Ensinnäkin maakaasun nesteyttäminen lisää sen tiheyttä 600-kertaiseksi, mikä lisää varastoinnin ja kuljetuksen tehokkuutta ja mukavuutta. Toiseksi LNG on myrkytön ja ei syövyttä metalleja, se on kryogeeninen neste, jota säilytetään lievässä ylipaineessa noin 112 K (-161 °C) lämpötilassa lämpöeristetyssä säiliössä. Kolmanneksi se on ilmaa kevyempää, ja vahingossa roiskuessa se haihtuu nopeasti, toisin kuin raskas propaani, joka kerääntyy luonnollisiin ja keinotekoisiin syvennyksiin ja aiheuttaa räjähdysvaaran. Neljänneksi se mahdollistaa merkittävien etäisyyksien pääputkista sijaitsevien esineiden kaasuttamisen. LNG on nykyään halvempaa kuin mikään öljypolttoaine, mukaan lukien diesel, mutta ylittää ne kalorien määrässä.Nesteytetyllä maakaasulla toimivilla kattiloilla on korkeampi hyötysuhde - jopa 94 ​​%, ne eivät vaadi polttoaineen kulutusta esilämmitykseen talvella (kuten polttoöljy ja propaani-butaani). Matala kiehumispiste takaa LNG:n täydellisen höyrystymisen alhaisissa ympäristön lämpötiloissa.

Nesteytetyn vedyn näkymät

Suoran nesteyttämisen ja tässä muodossa käytön lisäksi maakaasusta voidaan saada myös toinen energian kantaja, vety. Metaani on CH4, propaani on C3H8 ja butaani on C4H10.

Vetykomponentti on läsnä kaikissa näissä fossiilisissa polttoaineissa, sinun on vain eristettävä se.

Vedyn tärkeimmät edut ovat ympäristöystävällisyys ja laaja levinneisyys luonnossa, mutta sen nesteytymisen korkea hinta ja jatkuvasta haihduttamisesta johtuvat häviöt kumoavat nämä edut.

Vedyn siirtämiseksi kaasutilasta nesteeseen se on jäähdytettävä -253 °C:seen. Tätä varten käytetään monivaiheisia jäähdytysjärjestelmiä ja "puristus/laajennus"-yksiköitä. Toistaiseksi tällaiset tekniikat ovat liian kalliita, mutta työtä niiden kustannusten alentamiseksi on meneillään.

Suosittelemme myös lukemaan toisen artikkelimme, jossa kuvailimme yksityiskohtaisesti, kuinka toimia vetygeneraattori varten kotiin omin käsin. Lisätiedot - mene.

Lisäksi, toisin kuin nestekaasu ja LNG, nesteytetty vety on paljon räjähtävämpää. Sen pieninkin vuoto yhdessä hapen kanssa tuottaa kaasu-ilmaseoksen, joka syttyy pienimmästäkin kipinästä. Ja nestemäisen vedyn varastointi on mahdollista vain erityisissä kryogeenisissa säiliöissä. Vetypolttoaineella on edelleen liian monia haittoja.

Palo-/räjähdysvaara ja sen vähentäminen

Pallomainen kaasusäiliö, jota käytetään yleisesti jalostamoissa.

Jalostamossa tai kaasulaitoksessa nestekaasu on varastoitava paineistetuissa säiliöissä. Nämä säiliöt ovat sylinterimäisiä, vaaka- tai pallomaisia. Yleensä nämä alukset suunnitellaan ja valmistetaan tiettyjen sääntöjen mukaisesti. Yhdysvalloissa tätä koodia hallitsee American Society of Mechanical Engineers (ASME).

Nestekaasusäiliöissä on varoventtiilit, jotka joutuessaan ulkoisille lämmönlähteille vapauttavat nestekaasua ilmakehään tai laipat.

Jos säiliö altistetaan riittävän pitkäkestoiselle ja voimakkaalle tulelle, se voi altistua kiehuvan nesteen laajenevan höyryn räjähdykselle (BLEVE). Tämä koskee yleensä suuria jalostamoita ja petrokemian laitoksia, jotka käsittelevät erittäin suuria kontteja. Säiliöt on yleensä suunniteltu siten, että tuote poistuu nopeammin kuin paine voi saavuttaa vaarallisen tason.

Yksi teollisuusympäristöissä käytetyistä suojakeinoista on varustaa tällaiset säiliöt tavalla, joka tarjoaa tietyn palonkestävyyden. Suurissa pallomaisissa nestekaasusäiliöissä voi olla jopa 15 cm paksut terässeinät ja ne on varustettu sertifioidulla paineenalennusventtiilillä. Suuri tulipalo aluksen lähellä nostaa sen lämpötilaa ja painetta. Ylävaroventtiili on suunniteltu vähentämään ylipainetta ja estämään itse säiliön tuhoutuminen.Tulipalon riittävä kesto ja voimakkuus voi kiehuvan ja laajenevan kaasun synnyttämä paine ylittää venttiilin kyvyn poistaa ylimäärä. Jos näin tapahtuu, ylivalottunut säiliö voi repeytyä rajusti ja irrottaa osia suurella nopeudella, kun taas vapautuneet tuotteet voivat myös syttyä, mikä voi aiheuttaa katastrofaalisia vaurioita lähettyvillä, mukaan lukien muut säiliöt.

Ihmiset voivat altistua nestekaasulle työpaikalla hengitettynä, ihokosketuksen ja silmäkosketuksen kautta. Työturvallisuus- ja työterveyshallinto (OSHA) on asettanut lain sallituksi raja-arvoksi nestekaasulle altistumisen työpaikalla 1 000 ppm:ksi (1 800 mg/m 3 ) 8 tunnin työpäivän aikana. Kansallinen työturvallisuus- ja terveysinstituutti (NIOSH) on asettanut suositeltavaksi altistumisrajaksi (REL) 1 000 miljoonasosaa (1 800 mg/m 3 ) 8 tunnin työpäivän aikana. 2000 ppm:n tasoilla 10 % Alempi räjähdysraja, nestekaasua pidetään suoraan hengenvaarallisena ja terveydelle (vain räjähdysvaaraan liittyvistä turvallisuussyistä).

Miksi maakaasua nesteytetään?

Sinistä polttoainetta uutetaan maan suolistosta metaanin, etaanin, propaanin, butaanin, heliumin, typen, rikkivedyn ja muiden kaasujen sekä niiden erilaisten johdannaisten seoksena.

Osa niistä käytetään kemianteollisuudessa, ja osa poltetaan kattiloissa tai turbiineissa lämmön ja sähkön tuottamiseksi. Lisäksi tietty määrä uutetusta käytetään kaasumoottorin polttoaineena.

Kaasutyöntekijöiden laskelmat osoittavat, että jos sinistä polttoainetta on toimitettava vähintään 2 500 km:n matkalta, on usein kannattavampaa tehdä se nesteytetyssä muodossa kuin putkistoa pitkin.

Pääasiallinen syy maakaasun nesteyttämiseen on yksinkertaistaa sen kuljettamista pitkiä matkoja. Jos kuluttaja ja kaasupolttoaineen tuotantokaivo sijaitsevat lähellä toisiaan maalla, on helpompaa ja kannattavampaa laskea putki niiden väliin. Mutta joissakin tapauksissa valtatien rakentaminen osoittautuu liian kalliiksi ja ongelmalliseksi maantieteellisten vivahteiden vuoksi. Siksi he turvautuvat erilaisiin teknologioihin LNG:n tai nestekaasun tuottamiseksi nestemäisessä muodossa.

Kuljetuksen talous ja turvallisuus

Kaasun nesteytyksen jälkeen se on jo nesteen muodossa, joka pumpataan erikoissäiliöihin meri-, joki-, maanteitse ja/tai rautateitse kuljetettavaksi. Samaan aikaan nesteyttäminen on teknisesti energian kannalta melko kallis prosessi.

Eri laitoksilla tämä vie jopa 25 % alkuperäisestä polttoainemäärästä. Eli tekniikan vaatiman energian tuottamiseksi joutuu polttamaan enintään 1 tonni LNG:tä jokaista kolmea tonnia kohden valmiina. Mutta maakaasulla on nyt suuri kysyntä, kaikki maksaa itsensä takaisin.

Nestemäisessä muodossa metaani (propaani-butaani) vie 500–600 kertaa vähemmän tilavuutta kuin kaasumaisessa tilassa

Niin kauan kuin maakaasu on nestemäisessä tilassa, se on syttymätöntä ja räjähdysherkkää. Vasta kaasutuksen aikana tapahtuneen haihduttamisen jälkeen muodostuva kaasuseos soveltuu poltettavaksi kattiloissa ja liesissä. Siksi, jos nesteytettyä maakaasua tai nestekaasua käytetään hiilivetypolttoaineena, ne on kaasutettava uudelleen.

Käyttö eri aloilla

Useimmiten termit "nesteytetty kaasu" ja "kaasun nesteyttäminen" mainitaan hiilivetyenergian kantajan kuljetuksen yhteydessä. Eli ensin uutetaan sinistä polttoainetta ja sitten se muunnetaan nestekaasuksi tai nesteytetyksi maakaasuksi. Lisäksi tuloksena oleva neste kuljetetaan ja palautetaan sitten jälleen kaasumaiseen tilaan tiettyä sovellusta varten.

LPG (nestekaasu) on 95 % tai enemmän propaani-butaaniseoksesta ja LNG (nesteytetty maakaasu) on 85–95 % metaania. Nämä ovat samanlaisia ​​ja samalla radikaalisti erilaisia ​​polttoainetyyppejä.

Propaani-butaanista valmistettua nestekaasua käytetään pääasiassa:

• kaasumoottorin polttoaine;
• polttoaine ruiskutettavaksi autonomisten lämmitysjärjestelmien kaasusäiliöihin;
• nesteet sytyttimien ja kaasupullojen täyttämiseen, joiden tilavuus on 200 ml - 50 litraa.

LNG:tä tuotetaan yleensä yksinomaan pitkän matkan kuljetuksiin. Jos nestekaasun varastointia varten on tarpeeksi kapasiteettia, joka kestää useiden ilmakehän paineen, nesteytetylle metaanille tarvitaan erityisiä kryogeenisiä säiliöitä.

LNG:n varastointilaitteet ovat erittäin teknologisia ja vievät paljon tilaa. Tällaista polttoainetta ei ole kannattavaa käyttää henkilöautoissa sylinterien korkeiden kustannusten vuoksi. LNG-kuorma-autot yksittäisten koemallien muodossa ajavat jo teillä, mutta tälle "nestemäiselle" polttoaineelle tuskin löytyy lähitulevaisuudessa laajaa käyttöä henkilöautosegmentissä.

Nesteytettyä metaania polttoaineena käytetään nykyään yhä enemmän toiminnassa:

• rautateiden dieselveturit;
• merialukset;
• jokikuljetus.

Sen lisäksi, että nestekaasua ja LNG:tä käytetään energian kantajana, niitä käytetään myös suoraan nestemäisessä muodossa kaasu- ja petrokemian laitoksissa. Niitä käytetään erilaisten muovien ja muiden hiilivetypohjaisten materiaalien valmistukseen.

Nesteytetyn propaanin, butaanin ja metaanin ominaisuudet ja ominaisuudet

Suurin ero nestekaasun ja muuntyyppisten polttoaineiden välillä on kyky muuttaa tilansa nopeasti nestemäisestä kaasumaiseksi ja päinvastoin tietyissä ulkoisissa olosuhteissa. Näihin olosuhteisiin kuuluvat ympäristön lämpötila, säiliön sisäinen paine ja aineen tilavuus. Esimerkiksi butaani nesteytyy 1,6 MPa:n paineessa, jos ilman lämpötila on 20 ºС. Samaan aikaan sen kiehumispiste on vain -1 ºС, joten kovassa pakkasessa se pysyy nesteenä, vaikka sylinterin venttiili avattaisiin.

Propaanilla on suurempi energiatiheys kuin butaanilla. Sen kiehumispiste on -42 ºС, joten jopa ankarissa ilmasto-olosuhteissa se säilyttää kyvyn muodostaa nopeasti kaasua.

Metaanin kiehumispiste on vielä alhaisempi. Se siirtyy nestemäiseen tilaan -160 ºC:ssa. LNG:tä ei käytännössä käytetä kotimaisiin olosuhteisiin, mutta tuontiin tai pitkien etäisyyksien kuljettamiseen maakaasun kyvyllä nesteytyä tietyssä lämpötilassa ja paineessa on suuri merkitys.

kuljetus tankkerilla

Kaikilla nesteytetyillä hiilivetykaasuilla on korkea laajenemiskerroin. Joten täytetyssä 50 litran sylinterissä on 21 kg nestemäistä propaani-butaania. Kun kaikki "neste" haihtuu, muodostuu 11 kuutiometriä kaasumaista ainetta, mikä vastaa 240 Mcal. Siksi tämän tyyppistä polttoainetta pidetään yhtenä tehokkaimmista ja kustannustehokkaimmista autonomisissa lämmitysjärjestelmissä. Voit lukea siitä lisää täältä.

Hiilivetykaasuja käytettäessä on otettava huomioon niiden hidas diffuusio ilmakehään sekä alhainen syttyvyys ja räjähdysrajat joutuessaan kosketuksiin ilman kanssa. Siksi tällaisia ​​aineita on käsiteltävä oikein ottaen huomioon niiden ominaisuudet ja erityiset turvallisuusvaatimukset.

Kiinteistöjen taulukko

Nestekaasu - kuinka se on parempi kuin muut polttoaineet

Nestekaasun käyttöala on melko laaja, mikä johtuu sen lämpöfysikaalisista ominaisuuksista ja käyttöeduista muihin polttoaineisiin verrattuna.

Kuljetus. Suurin ongelma tavanomaisen kaasun toimittamisessa siirtokuntiin on tarve asentaa kaasuputki, jonka pituus voi olla useita tuhansia kilometrejä. Nesteytetyn propaani-butaanin kuljetus ei vaadi monimutkaisten yhteyksien rakentamista. Tätä varten käytetään tavallisia sylintereitä tai muita säiliöitä, joita kuljetetaan maantie-, rautatie- tai merikuljetuksissa minkä tahansa matkan päähän. Kun otetaan huomioon tämän tuotteen korkea energiatehokkuus (yksi SPB-pullo voi valmistaa perheen aterioita kuukauden ajan), hyödyt ovat ilmeisiä.

tuotetut resurssit. Nesteytettyjen hiilivetyjen käyttötarkoitukset ovat samanlaiset kuin pääkaasun käytön tarkoitukset. Näitä ovat: yksityisten tilojen ja siirtokuntien kaasutus, sähköntuotanto kaasugeneraattoreiden kautta, ajoneuvojen moottoreiden käyttö, kemianteollisuuden tuotteiden tuotanto.

Korkea lämpöarvo. Nestemäinen propaani, butaani ja metaani muuttuvat erittäin nopeasti kaasumaiseksi aineeksi, jonka palaessa vapautuu suuri määrä lämpöä.Butaanille - 10,8 Mcal/kg, propaanille - 10,9 Mcal/kg, metaanille - 11,9 Mcal/kg. Nestekaasulla toimivien lämpölaitteiden hyötysuhde on paljon korkeampi kuin kiinteitä polttoaineita raaka-aineena käyttävien laitteiden tehokkuus.

Säädettävyys. Raaka-aineiden toimittamista kuluttajalle voidaan säädellä sekä manuaalisesti että automaattisesti. Tätä varten on olemassa useita laitteita, jotka vastaavat nesteytetyn kaasun toiminnan säätelystä ja turvallisuudesta.

Korkea oktaaniluku. SPB:n oktaaniluku on 120, joten se on tehokkaampi raaka-aine polttomoottoreille kuin bensiini. Propaani-butaania käytettäessä moottorin polttoaineena moottorin huoltoaika pitenee ja voiteluaineiden kulutus pienenee.

Asutuksen kaasutuskustannusten vähentäminen. Hyvin usein nestekaasua käytetään poistamaan tärkeimpien kaasunjakelujärjestelmien huippukuormitus. Lisäksi on kannattavampaa asentaa autonominen kaasutusjärjestelmä etäasutukseen kuin vetää putkiverkosto. Verrattuna verkkokaasun laskemiseen erityiset pääomainvestoinnit pienenevät 2-3 kertaa. Muuten, lisätietoja löytyy täältä, yksityisten tilojen autonomista kaasutusta koskevasta osiosta.

Kaasujäähdytys

Asennuksien toiminnassa voidaan käyttää eri periaatteiden mukaisia ​​kaasujäähdytysjärjestelmiä. Teollisessa toteutuksessa on kolme pääasiallista nesteyttämismenetelmää:

• kaskadi - kaasu kulkee peräkkäin lämmönvaihtimien sarjan läpi, jotka on kytketty jäähdytysjärjestelmiin, joissa on erilaiset kylmäaineen kiehumispisteet. Tämän seurauksena kaasu tiivistyy ja menee varastosäiliöön.
• sekoitetut kylmäaineet - kaasu tulee lämmönvaihtimeen, sinne tulee nestemäisten kylmäaineiden seos, joilla on eri kiehumispisteet, jotka kiehuessaan alentavat peräkkäin tulevan kaasun lämpötilaa.
• turbopaisunta - eroaa yllä olevista menetelmistä siinä, että käytetään adiabaattisen kaasun paisuntamenetelmää. Nuo. jos klassisissa asennuksissa laskemme lämpötilaa kylmäaineen ja lämmönvaihtimien kiehumisen vuoksi, niin tässä kaasun lämpöenergia kuluu turbiinin toimintaan. Metaanille on käytetty turbopaisuttimiin perustuvia asennuksia.

Yhdysvaltain kaasu

Yhdysvallat ei ole vain supistetun kaasuntuotantoteknologian koti, vaan myös suurin LNG:n tuottaja omasta raaka-aineestaan. Siksi, kun Donald Trumpin hallinto esitti kunnianhimoisen Energy Plan - America First -ohjelman, jonka tavoitteena on tehdä maasta tärkein energiavalta maailmassa, kaikkien maailmanlaajuisen kaasualustan toimijoiden tulisi kuunnella tätä.

Tällainen poliittinen käänne Yhdysvalloissa ei ollut suuri yllätys. Yhdysvaltain republikaanien kanta hiilivetyihin on selkeä ja yksinkertainen. Tämä on halpaa energiaa.

Yhdysvaltain LNG-viennin ennusteet vaihtelevat. Suurin juoni kaupan "kaasu"päätöksissä on kehittymässä EU-maissa. Edessämme on kuva kovimmasta kilpailusta venäläisen "klassisen" kaasun Nord Stream 2:n ja amerikkalaisen LNG:n välillä. Monet Euroopan maat, mukaan lukien Ranska ja Saksa, näkevät nykytilanteen erinomaisena mahdollisuutena monipuolistaa kaasulähteitä Euroopassa.

Mitä tulee Aasian markkinoille, Yhdysvaltojen ja Kiinan välinen kauppasota on johtanut kiinalaisten energiainsinöörien täydelliseen kieltäytymiseen tuodusta amerikkalaisesta LNG:stä.Tämä liike avaa valtavia mahdollisuuksia Venäjän kaasun toimittamiseen putkistojen kautta Kiinaan pitkäksi aikaa ja valtavia määriä.

Nestekaasun edut

Oktaaniluku

Kaasupolttoaineen oktaaniluku on korkeampi kuin bensiinin, joten nesteytetyn kaasun iskukestävyys on suurempi kuin korkealaatuisimmankin bensiinin. Näin voit saavuttaa suuremman polttoainetalouden moottorissa, jossa on korkeampi puristussuhde. Nesteytetyn kaasun keskimääräistä oktaanilukua - 105 - ei voida saavuttaa millekään bensiinimerkille. Samaan aikaan kaasun palamisnopeus on hieman alhaisempi kuin bensiinin. Tämä vähentää sylinterin seinien, mäntäryhmän ja kampiakselin kuormitusta ja mahdollistaa moottorin tasaisen ja hiljaisen käynnin.

Diffuusio

Kaasu sekoittuu helposti ilman kanssa ja täyttää sylinterit tasaisemmin homogeenisella seoksella, jolloin moottori käy pehmeämmin ja hiljaisemmin. Kaasuseos palaa kokonaan, joten männissä, venttiileissä ja sytytystulpissa ei ole hiilikerrostumia. Kaasupolttoaine ei pese öljykalvoa pois sylinterin seinämistä, eikä myöskään sekoitu kampikammiossa olevan öljyn kanssa, mikä ei heikennä öljyn voiteluominaisuuksia. Tämän seurauksena sylinterit ja männät kuluvat vähemmän.

Säiliön paine

Nestekaasu eroaa muista autojen polttoaineista sillä, että nestefaasin pinnan yläpuolella on höyryfaasi. Sylinterin täyttöprosessissa nesteytetyn kaasun ensimmäiset osat haihtuvat nopeasti ja täyttävät sen koko tilavuuden. Sylinterin paine riippuu kylläisen höyryn paineesta, joka puolestaan ​​riippuu nestefaasin lämpötilasta ja propaanin ja butaanin prosenttiosuudesta siinä. Tyydyttynyt höyrynpaine luonnehtii HOS:n haihtuvuutta.Propaanin haihtuvuus on suurempi kuin butaanin, joten sen paine alhaisissa lämpötiloissa on paljon korkeampi.

Pakokaasu

Poltettaessa hiili- ja typen oksideja ja palamattomia hiilivetyjä vapautuu vähemmän kuin bensiiniä tai dieselpolttoainetta ilman aromaattisten hiilivetyjen tai rikkidioksidin vapautumista.

epäpuhtaudet

Laadukas kaasupolttoaine ei sisällä sellaisia ​​kemiallisia epäpuhtauksia, kuten rikki, lyijy, alkalit, jotka parantavat polttoaineen syövyttäviä ominaisuuksia ja tuhoavat palotilan osia, ruiskutusjärjestelmää, lambda-anturin (anturi, joka määrittää happimäärän polttoaineseos), pakokaasukatalysaattori.

Tuotantoprosessi

Tuotannon raaka-aineena on maakaasu ja kylmäaine.

LNG:n tuotantoon on olemassa kaksi tekniikkaa:

• avoin sykli;
• typen laajenemissykli.

Avoin kiertotekniikka käyttää kaasun painetta tuottamaan jäähdytykseen tarvittavan energian. Turbiinien läpi kulkeva metaani jäähdytetään ja laajenee, jolloin jäljelle jää nestettä. Tämä on yksinkertainen menetelmä, mutta sillä on yksi merkittävä haittapuoli - vain 15 % metaanista on nesteytetty, ja loput, ei saa tarpeeksi painetta, poistuu järjestelmästä.

LNG:n tuotantoteknologiat

Jos laitoksen lähellä on suoria kaasun kuluttajia, tätä tekniikkaa voidaan käyttää turvallisesti, koska se on halvempaa - tuotantoprosessiin kuluu vähimmäismäärä sähköä. Tuloksena on alhaisemmat lopputuotteen kustannukset. Mutta jos kuluttajia ei ole, tämän menetelmän käyttäminen ei ole taloudellisesti kannattavaa - suuret raaka-ainehäviöt.

Tuotantotekniikka typpeä käyttäen:

• suljetussa piirissä, joka sisältää turbiineja ja kompressoreja, typpi kiertää jatkuvasti;
• typen jäähdytyksen jälkeen se lähetetään lämmönvaihtimeen, jossa metaani toimitetaan rinnakkain;
• kaasu jäähdytetään ja nesteytetään;
• typpeä lähetetään kompressoriin ja turbiiniin jäähtymään ja kulkemaan seuraavan syklin läpi.

Kalvokaasun erotustekniikka

Tämän tekniikan edut:

• 100 % raaka-aineiden käyttö;
• laitteiden kompaktisuus ja toiminnan yksinkertaisuus;
• korkea luotettavuus ja turvallisuus.

On vain yksi haittapuoli - korkea sähkönkulutus (jopa 0,5 kW / h kulutetaan jokaista 1 nm3 / h lopputuotteita kohti), mikä lisää merkittävästi kustannuksia.

Typpilaitoksen asettelukaavio

Kaasun puhdistus ja nesteyttäminen

Pohjimmiltaan maakaasun nesteyttäminen on sen puhdistus- ja jäähdytysprosessi. Vain vaadittu lämpötila on miinus 161 celsiusastetta.

Tämän lämpötilajärjestyksen saavuttamiseksi käytetään Joule Thompson -ilmiötä (kaasun lämpötilan muutos adiabaattisen kuristuksen aikana - hidas kaasun virtaus jatkuvan paineen laskun vaikutuksesta kaasuläpän läpi). Sen avulla puhdistetun kaasun lämpötila laskee arvoon, jossa metaani tiivistyy. (huomautus vaatii selvennystä)

Nesteytyslaitoksessa on oltava erilliset kylmäaineen käsittely- ja talteenottolinjat. Lisäksi kentältä tulevat yksittäiset kaasujakeet (propaani, etaani, metaani) voivat toimia kylmäaineena jäähdytyksen eri vaiheissa.

Debutanointi on osa raaka-aineiden tislausprosessia jakeiksi, jonka aikana erotetaan fraktioita, joiden kondensaatiolämpötila on korkeampi, mikä mahdollistaa lopputuotteen puhdistamisen ei-toivotuista epäpuhtauksista.Jokainen kondensaatiotuote tallennetaan arvokkaana sivutuotteena vientiin.

Lopputuotteeseen lisätään myös lauhdetta Stabilisaattoreita, jotka alentavat lauhdepolttoaineen höyrynpainetta tehden siitä helpomman varastoinnin ja kuljetuksen. Niiden avulla voidaan myös tehdä metaanin siirtyminen nestemäisestä tilasta takaisin kaasuun (uudelleenkaasutus) hallittavaksi ja edullisemmaksi loppukäyttäjälle.

Kuinka saada

LNG:tä tuotetaan maakaasusta puristamalla ja sen jälkeen jäähdyttämällä. Nesteytettynä maakaasun tilavuus pienenee noin 600 kertaa. Nesteytysprosessi etenee vaiheittain, joissa kussakin kaasu puristetaan 5-12 kertaa, sitten se jäähdytetään ja siirretään seuraavaan vaiheeseen. Varsinainen nesteytys tapahtuu jäähdytyksen aikana viimeisen puristusvaiheen jälkeen. Nesteytysprosessi vaatii siis huomattavan energiankulutuksen[lähdettä ei ole määritelty 715 päivää] 8-10 % sen määrästä nesteytetyssä kaasussa.

Nesteytysprosessissa käytetään erilaisia ​​​​asennuksia - kaasua, turbo-laajennusta, turbiinipyörrettä jne.

LNG-laitoksen rakentaminen

Tyypillisesti LNG-laitos koostuu:

• kaasun esikäsittely- ja nesteytyslaitokset;
• LNG tuotantolinjat;
• säilytystankit;
• säiliöalusten lastauslaitteet;
• lisäpalvelut sähkön ja veden toimittamiseksi laitokselle jäähdytystä varten.

Nesteytystekniikka

Suurten LNG-laitosten nesteytysprosessit:

• AP-C3MRTM – Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
• AP-X – Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
• #AP-SMR (Single Mixed Refrigerant) – Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
• Cascade-ConocoPhillips
• MFC (mixed fluid cascade) - Linde
• PRICO (SMR) - Black & Veatch
• DMR (Dual Mixed Refrigerant)
• Liquefin-Air Liquide

LNG ja investoinnit

Korkea metalliintensiteetti, teknologisen prosessin monimutkaisuus, vakavien pääomainvestointien tarve sekä kaikkien tällaisten infrastruktuurilaitosten luomiseen liittyvien prosessien kesto: investointien perustelut, tarjousmenettelyt, lainattujen varojen ja sijoittajien houkutteleminen, suunnittelu ja rakentaminen, joihin yleensä liittyy vakavia logistisia vaikeuksia, — luoda esteitä tuotannon kasvulle tällä alalla.

Joissakin tapauksissa liikkuvat nesteytyslaitokset voivat olla hyvä vaihtoehto. Niiden huippusuorituskyky on kuitenkin hyvin vaatimaton, ja energiankulutus kaasuyksikköä kohti on suurempi kuin kiinteiden ratkaisujen. Lisäksi itse kaasun kemiallinen koostumus voi muodostua ylitsepääsemättömäksi esteeksi.

Riskien vähentämiseksi ja sijoitetun pääoman tuoton varmistamiseksi laitosten toimintaan suunnitellaan 20 vuodeksi etukäteen. Ja päätös kentän kehittämisestä riippuu usein siitä, pystyykö alue toimittamaan kaasua pitkäksi aikaa.

Laitokset kehitetään tiettyyn paikkaan ja teknisiin olosuhteisiin, jotka määräytyvät suurelta osin tulevan kaasun raaka-aineen koostumuksen mukaan. Itse kasvi on järjestetty mustan laatikon periaatteen mukaan. Raaka-aineiden syötössä, tuotteiden tuotannossa, mikä vaatii minimaalista henkilöstön osallistumista prosessiin.

Työmaan laitteiston koostumus, sen määrä, kapasiteetti, kaasuseoksen valmistelemiseksi nesteyttämiseen vaadittavien menettelyjen järjestys kehitetään kullekin laitokselle asiakkaan ja tuotteiden kuluttajien vaatimusten mukaisesti.