Πώς και γιατί υγροποιείται το αέριο: τεχνολογία παραγωγής και το εύρος χρήσης του υγροποιημένου αερίου

Εισαγωγή

Επί του παρόντος, στα λεβητοστάσια που αποτελούν μέρος της υποδομής των επιχειρήσεων σιδηροδρομικών μεταφορών, στις περισσότερες περιπτώσεις, ο άνθρακας και το μαζούτ χρησιμεύουν ως πηγή ενέργειας και το καύσιμο ντίζελ είναι εφεδρικό. Έτσι, για παράδειγμα, μια ανάλυση των εγκαταστάσεων παροχής θερμότητας του Oktyabrskaya Railway, κλάδου των Ρωσικών Σιδηροδρόμων, έδειξε ότι τα λεβητοστάσια λειτουργούν κυρίως με μαζούτ και μόνο μερικά από αυτά λειτουργούν με φυσικό αέριο.

Τα πλεονεκτήματα των λεβήτων μαζούτ περιλαμβάνουν την πλήρη αυτονομία τους (δυνατότητα χρήσης τους σε εγκαταστάσεις απομακρυσμένες από το δίκτυο φυσικού αερίου) και το χαμηλό κόστος του εξαρτήματος καυσίμου (σε σύγκριση με λέβητες άνθρακα, ντίζελ και ηλεκτρικούς), τα μειονεκτήματα είναι η ανάγκη οργάνωσης εγκατάσταση αποθήκευσης, εξασφάλιση προμήθειας μαζούτ, έλεγχος ποιότητας καυσίμου, προβλήματα περιβαλλοντικής ρύπανσης. Κατά την παράδοση καυσίμων σε μεγάλους όγκους, είναι απαραίτητο να οργανωθεί ένα σύστημα εκφόρτωσης (θέρμανση και αποστράγγιση μαζούτ) και δρόμοι πρόσβασης, η ανάγκη θέρμανσης εγκαταστάσεων αποθήκευσης και αγωγών πετρελαίου για τη μεταφορά καυσίμων στους λέβητες και πρόσθετο κόστος για τον καθαρισμό των εναλλάκτη θερμότητας και φίλτρα καυσίμου.

Σε σχέση με την αναμενόμενη απότομη αύξηση των τελών για τις επιβλαβείς εκπομπές στην ατμόσφαιρα, η Κεντρική Διεύθυνση Παροχής Θερμότητας και Νερού των Ρωσικών Σιδηροδρόμων αποφάσισε να μειώσει τη χρήση μαζούτ σε λέβητες σιδηροδρόμων. Στην περιοχή του Μουρμάνσκ, όπου διέρχεται μέρος του σιδηροδρόμου Oktyabrskaya, παρουσιάζεται ένα έργο που στοχεύει στη μείωση της εξάρτησης από το μαζούτ λεβητοστασίων πόλεων και περιοχών, συμπεριλαμβανομένης της επιλογής αλλαγής τους σε υγροποιημένο φυσικό αέριο (LNG). Σχεδιάζεται η κατασκευή μονάδας LNG στην Καρελία και υποδομής φυσικού αερίου στη Βορειοδυτική Ομοσπονδιακή Περιφέρεια.

Η απομάκρυνση από το μαζούτ θα αυξήσει την απόδοση των λεβητοστασίων στην περιοχή του Μουρμάνσκ κατά 40%.

Το LNG είναι το καύσιμο του 21ου αιώνα

Στο εγγύς μέλλον, η Ρωσία μπορεί να γίνει ένας από τους κορυφαίους παραγωγούς και προμηθευτές στην παγκόσμια αγορά υγροποιημένου φυσικού αερίου, ενός σχετικά νέου τύπου εναλλακτικού καυσίμου για τη χώρα μας.Από το σύνολο του φυσικού αερίου που παράγεται στον κόσμο, περισσότερο από το 26% υγροποιείται και μεταφέρεται σε υγρή μορφή σε ειδικά βυτιοφόρα από τις χώρες παραγωγής στις χώρες καταναλωτών αερίου.

Το υγροποιημένο φυσικό αέριο έχει σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλους φορείς ενέργειας. Μπορούν να παρασχεθούν σε σύντομο χρονικό διάστημα σε μη αεριοποιημένους οικισμούς. Επιπλέον, το υγροποιημένο φυσικό αέριο είναι το πιο φιλικό προς το περιβάλλον και το πιο ασφαλές από τα μαζικά χρησιμοποιούμενα καύσιμα, και αυτό ανοίγει ευρείες προοπτικές για τη χρήση του στη βιομηχανία και τις μεταφορές. Σήμερα, εξετάζονται διάφορες επιλογές για την κατασκευή σταθμών υγροποίησης φυσικού αερίου στη Ρωσία και τερματικών σταθμών για την αποστολή του προς εξαγωγή, μία από τις οποίες υποτίθεται ότι θα υλοποιηθεί στο λιμάνι του Primorsk, στην περιοχή του Λένινγκραντ.

Το υγροποιημένο φυσικό αέριο ως εναλλακτικό καύσιμο έχει μια σειρά από πλεονεκτήματα. Πρώτον, η υγροποίηση του φυσικού αερίου αυξάνει την πυκνότητά του κατά 600 φορές, γεγονός που αυξάνει την απόδοση και την ευκολία αποθήκευσης και μεταφοράς. Δεύτερον, το LNG είναι μη τοξικό και μη διαβρωτικό για τα μέταλλα, είναι ένα κρυογονικό υγρό που αποθηκεύεται υπό ελαφρά υπερπίεση σε θερμοκρασία περίπου 112 K (-161 °C) σε δοχείο με θερμομόνωση. Τρίτον, είναι ελαφρύτερο από τον αέρα και σε περίπτωση τυχαίας διαρροής, εξατμίζεται γρήγορα, σε αντίθεση με το βαρύ προπάνιο, το οποίο συσσωρεύεται σε φυσικές και τεχνητές κοιλότητες και δημιουργεί κίνδυνο έκρηξης. Τέταρτον, καθιστά δυνατή την αεριοποίηση αντικειμένων που βρίσκονται σε σημαντικές αποστάσεις από τους κύριους αγωγούς. Το LNG σήμερα είναι φθηνότερο από οποιοδήποτε καύσιμο πετρελαίου, συμπεριλαμβανομένου του ντίζελ, αλλά το ξεπερνά σε θερμίδες.Οι λέβητες που λειτουργούν με υγροποιημένο φυσικό αέριο έχουν υψηλότερη απόδοση - έως και 94%, δεν απαιτούν κατανάλωση καυσίμου για προθέρμανση το χειμώνα (όπως το μαζούτ και το προπάνιο-βουτάνιο). Το χαμηλό σημείο βρασμού εγγυάται την πλήρη εξάτμιση του LNG στις χαμηλότερες θερμοκρασίες περιβάλλοντος.

Προοπτικές για υγροποιημένο υδρογόνο

Εκτός από την άμεση υγροποίηση και χρήση σε αυτή τη μορφή, ένας άλλος φορέας ενέργειας, το υδρογόνο, μπορεί επίσης να ληφθεί από το φυσικό αέριο. Το μεθάνιο είναι CH4, το προπάνιο είναι C3H8 και το βουτάνιο είναι C4H10.

Το συστατικό υδρογόνου υπάρχει σε όλα αυτά τα ορυκτά καύσιμα, απλά πρέπει να το απομονώσετε.

Τα κύρια πλεονεκτήματα του υδρογόνου είναι η φιλικότητα προς το περιβάλλον και η ευρεία κατανομή στη φύση, ωστόσο, η υψηλή τιμή της υγροποίησής του και οι απώλειες λόγω συνεχούς εξάτμισης αναιρούν αυτά τα πλεονεκτήματα.

Για να μεταφερθεί το υδρογόνο από μια αέρια κατάσταση σε ένα υγρό, πρέπει να ψυχθεί στους -253 ° C. Για αυτό, χρησιμοποιούνται συστήματα ψύξης πολλαπλών σταδίων και μονάδες «συμπίεσης/εκτόνωσης». Μέχρι στιγμής, τέτοιες τεχνολογίες είναι πολύ ακριβές, αλλά γίνονται εργασίες για τη μείωση του κόστους τους.

Συνιστούμε επίσης να διαβάσετε το άλλο άρθρο μας, όπου περιγράψαμε λεπτομερώς πώς να το κάνετε γεννήτρια υδρογόνου για σπίτι με τα χέρια σου. Περισσότερες λεπτομέρειες - πηγαίνετε.

Επίσης, σε αντίθεση με το LPG και το LNG, το υγροποιημένο υδρογόνο είναι πολύ πιο εκρηκτικό. Η παραμικρή διαρροή του σε συνδυασμό με οξυγόνο δίνει ένα μείγμα αερίου-αέρα, που αναφλέγεται από την παραμικρή σπίθα. Και η αποθήκευση υγρού υδρογόνου είναι δυνατή μόνο σε ειδικά κρυογονικά δοχεία. Υπάρχουν ακόμη πάρα πολλά μειονεκτήματα του καυσίμου υδρογόνου.

Κίνδυνος πυρκαγιάς/έκρηξης και μετριασμός

Ένα σφαιρικό δοχείο αερίου που χρησιμοποιείται συνήθως σε διυλιστήρια.

Σε διυλιστήριο ή εργοστάσιο αερίου, το υγραέριο πρέπει να αποθηκεύεται σε δεξαμενές υπό πίεση. Αυτά τα δοχεία είναι κυλινδρικά, οριζόντια ή σφαιρικά. Συνήθως αυτά τα πλοία σχεδιάζονται και κατασκευάζονται σύμφωνα με ορισμένους κανόνες. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, αυτός ο κώδικας διέπεται από την Αμερικανική Εταιρεία Μηχανολόγων Μηχανικών (ASME).

Τα δοχεία υγραερίου διαθέτουν βαλβίδες ασφαλείας έτσι ώστε όταν εκτίθενται σε εξωτερικές πηγές θερμότητας, να απελευθερώνουν υγραέριο στην ατμόσφαιρα ή στοίβα εκλάμψεων.

Εάν μια δεξαμενή εκτεθεί σε φωτιά επαρκούς διάρκειας και έντασης, μπορεί να υποβληθεί σε έκρηξη ατμού που διαστέλλεται με βραστό υγρό (BLEVE). Αυτό είναι συνήθως μια ανησυχία για μεγάλα διυλιστήρια και πετροχημικά εργοστάσια που χειρίζονται πολύ μεγάλα εμπορευματοκιβώτια. Κατά κανόνα, οι δεξαμενές είναι σχεδιασμένες έτσι ώστε το προϊόν να εξέρχεται πιο γρήγορα από ό,τι η πίεση μπορεί να φτάσει σε επικίνδυνο επίπεδο.

Ένα από τα μέσα προστασίας που χρησιμοποιούνται σε βιομηχανικά περιβάλλοντα είναι ο εξοπλισμός τέτοιων εμπορευματοκιβωτίων με ένα μέτρο που παρέχει έναν βαθμό αντοχής στη φωτιά. Τα μεγάλα σφαιρικά δοχεία υγραερίου μπορούν να έχουν χαλύβδινα τοιχώματα πάχους έως 15 εκ. Είναι εξοπλισμένα με πιστοποιημένη βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης. Μια μεγάλη φωτιά κοντά στο σκάφος θα αυξήσει τη θερμοκρασία και την πίεσή του. Η επάνω βαλβίδα ασφαλείας έχει σχεδιαστεί για να ανακουφίζει την υπερβολική πίεση και να αποτρέπει την καταστροφή του ίδιου του δοχείου.Με επαρκή διάρκεια και ένταση της φωτιάς, η πίεση που δημιουργείται από το αέριο που βράζει και διαστέλλεται μπορεί να υπερβαίνει την ικανότητα της βαλβίδας να αφαιρεί την περίσσεια. Εάν συμβεί αυτό, το υπερεκτεθειμένο δοχείο μπορεί να σπάσει βίαια, εκτοξεύοντας εξαρτήματα με υψηλή ταχύτητα, ενώ τα απελευθερωμένα προϊόντα μπορεί επίσης να αναφλεγούν, προκαλώντας δυνητικά καταστροφική βλάβη σε οτιδήποτε βρίσκεται στη γύρω περιοχή, συμπεριλαμβανομένων άλλων δοχείων.

Οι άνθρωποι μπορούν να εκτεθούν στο LPG στο χώρο εργασίας μέσω εισπνοής, επαφής με το δέρμα και επαφής με τα μάτια. Η Υπηρεσία Ασφάλειας και Υγείας στην Εργασία (OSHA) έχει θέσει το νόμιμο όριο (Επιτρεπόμενο Όριο Έκθεσης) για την έκθεση στο υγραέριο στο χώρο εργασίας στα 1.000 ppm (1.800 mg/m 3 ) σε μια εργάσιμη ημέρα 8 ωρών. Το Εθνικό Ινστιτούτο για την Ασφάλεια και την Υγεία στην Εργασία (NIOSH) έχει θέσει ένα συνιστώμενο όριο έκθεσης (REL) 1.000 μέρη ανά εκατομμύριο (1.800 mg/m 3) για μια εργάσιμη ημέρα 8 ωρών. Σε επίπεδα 2000 ppm, 10% κατώτερο όριο εκρηκτικότητας, το υγραέριο θεωρείται άμεσα επικίνδυνο για τη ζωή και την υγεία (μόνο για λόγους ασφαλείας που σχετίζονται με τον κίνδυνο έκρηξης).

Γιατί να υγροποιηθεί το φυσικό αέριο;

Το μπλε καύσιμο εξάγεται από τα έγκατα της γης με τη μορφή μίγματος μεθανίου, αιθανίου, προπανίου, βουτανίου, ηλίου, αζώτου, υδρόθειου και άλλων αερίων, καθώς και των διαφόρων παραγώγων τους.

Μερικά από αυτά χρησιμοποιούνται στη χημική βιομηχανία και μερικά καίγονται σε λέβητες ή τουρμπίνες για την παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας. Επιπλέον, ένας ορισμένος όγκος του εξαγόμενου χρησιμοποιείται ως καύσιμο κινητήρα αερίου.

Οι υπολογισμοί των εργαζομένων στο φυσικό αέριο δείχνουν ότι εάν το μπλε καύσιμο πρέπει να παραδοθεί σε απόσταση 2.500 km ή περισσότερο, τότε είναι συχνά πιο κερδοφόρο να γίνει σε υγροποιημένη μορφή παρά με αγωγό

Ο κύριος λόγος για την υγροποίηση του φυσικού αερίου είναι η απλοποίηση της μεταφοράς του σε μεγάλες αποστάσεις. Εάν ο καταναλωτής και το πηγάδι παραγωγής καυσίμου αερίου βρίσκονται σε ξηρά όχι μακριά το ένα από το άλλο, τότε είναι ευκολότερο και πιο κερδοφόρο να τοποθετήσετε έναν σωλήνα μεταξύ τους. Αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις, η κατασκευή ενός αυτοκινητόδρομου αποδεικνύεται πολύ δαπανηρή και προβληματική λόγω γεωγραφικών αποχρώσεων. Ως εκ τούτου, καταφεύγουν σε διάφορες τεχνολογίες για την παραγωγή LNG ή LPG σε υγρή μορφή.

Οικονομικά και ασφάλεια των μεταφορών

Αφού το αέριο υγροποιηθεί, έχει ήδη τη μορφή υγρού που αντλείται σε ειδικά δοχεία για μεταφορά δια θαλάσσης, ποταμού, οδικού ή/και σιδηροδρόμου. Ταυτόχρονα, τεχνολογικά, η υγροποίηση είναι μια αρκετά δαπανηρή διαδικασία από ενεργειακή άποψη.

Σε διαφορετικές εγκαταστάσεις, αυτό καταλαμβάνει έως και το 25% του αρχικού όγκου καυσίμου. Δηλαδή, για να παράγει κανείς την ενέργεια που απαιτεί η τεχνολογία, πρέπει να κάψει έως και 1 τόνο LNG για κάθε τρεις τόνους σε τελική μορφή. Όμως το φυσικό αέριο έχει πλέον μεγάλη ζήτηση, όλα αποδίδουν.

Σε υγροποιημένη μορφή, το μεθάνιο (προπάνιο-βουτάνιο) καταλαμβάνει 500-600 φορές λιγότερο όγκο από ότι σε αέρια κατάσταση

Όσο το φυσικό αέριο βρίσκεται σε υγρή κατάσταση, είναι άφλεκτο και μη εκρηκτικό. Μόνο μετά την εξάτμιση κατά την επαναεριοποίηση, το μείγμα αερίων που προκύπτει είναι κατάλληλο για καύση σε λέβητες και εστίες μαγειρέματος. Επομένως, εάν το LNG ή το LPG χρησιμοποιείται ως καύσιμο υδρογονανθράκων, τότε πρέπει να επαναεριοποιηθούν.

Χρήση σε διάφορους τομείς

Τις περισσότερες φορές, οι όροι "υγροποιημένο αέριο" και "υγροποίηση αερίου" αναφέρονται στο πλαίσιο της μεταφοράς ενός φορέα ενέργειας υδρογονανθράκων. Δηλαδή, πρώτα εξάγεται το μπλε καύσιμο, και μετά μετατρέπεται σε LPG ή LNG. Περαιτέρω, το προκύπτον υγρό μεταφέρεται και στη συνέχεια επιστρέφει ξανά στην αέρια κατάσταση για μια συγκεκριμένη εφαρμογή.

Το LPG (υγροποιημένο αέριο πετρελαίου) είναι 95% ή περισσότερο από μείγμα προπανίου-βουτανίου και το LNG (υγροποιημένο φυσικό αέριο) είναι 85–95% μεθάνιο. Πρόκειται για παρόμοιους και ταυτόχρονα ριζικά διαφορετικούς τύπους καυσίμων.

Το υγραέριο από προπάνιο-βουτάνιο χρησιμοποιείται κυρίως ως:

• καύσιμο κινητήρα αερίου?
• καύσιμο για έγχυση σε δεξαμενές αερίου αυτόνομων συστημάτων θέρμανσης.
• υγρά πλήρωσης αναπτήρων και φιαλών αερίου χωρητικότητας 200 ml έως 50 λίτρα.

Το LNG παράγεται συνήθως αποκλειστικά για μεταφορές μεγάλων αποστάσεων. Εάν για αποθήκευση υγραερίου υπάρχει αρκετή χωρητικότητα που μπορεί να αντέξει πίεση πολλών ατμοσφαιρών, τότε για το υγροποιημένο μεθάνιο απαιτούνται ειδικές κρυογονικές δεξαμενές.

Ο εξοπλισμός αποθήκευσης LNG είναι εξαιρετικά τεχνολογικός και καταλαμβάνει πολύ χώρο. Η χρήση τέτοιου καυσίμου σε επιβατικά αυτοκίνητα δεν είναι κερδοφόρα λόγω του υψηλού κόστους των κυλίνδρων. Φορτηγά LNG με τη μορφή μεμονωμένων πειραματικών μοντέλων κυκλοφορούν ήδη στους δρόμους, αλλά αυτό το «υγρό» καύσιμο είναι απίθανο να βρει ευρεία εφαρμογή στην κατηγορία επιβατικών αυτοκινήτων στο εγγύς μέλλον.

Το υγροποιημένο μεθάνιο ως καύσιμο χρησιμοποιείται πλέον όλο και περισσότερο στη λειτουργία:

• σιδηροδρομικές μηχανές ντίζελ?
• θαλάσσια σκάφη·
• ποτάμια μεταφορά.

Εκτός από τη χρήση ως φορέας ενέργειας, το LPG και το LNG χρησιμοποιούνται επίσης απευθείας σε υγρή μορφή σε εργοστάσια αερίου και πετροχημικών. Χρησιμοποιούνται για την κατασκευή διαφόρων πλαστικών και άλλων υλικών με βάση τους υδρογονάνθρακες.

Ιδιότητες και ικανότητες υγροποιημένου προπανίου, βουτανίου και μεθανίου

Η κύρια διαφορά μεταξύ του υγραερίου και άλλων τύπων καυσίμου είναι η δυνατότητα γρήγορης αλλαγής της κατάστασής του από υγρή σε αέρια και αντίστροφα υπό ορισμένες εξωτερικές συνθήκες. Αυτές οι συνθήκες περιλαμβάνουν τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, την εσωτερική πίεση στη δεξαμενή και τον όγκο της ουσίας. Για παράδειγμα, το βουτάνιο υγροποιείται σε πίεση 1,6 MPa εάν η θερμοκρασία του αέρα είναι 20 ºС. Ταυτόχρονα, το σημείο βρασμού του είναι μόνο -1 ºС, επομένως σε σοβαρό παγετό θα παραμείνει υγρό, ακόμη και αν ανοίξει η βαλβίδα του κυλίνδρου.

Το προπάνιο έχει μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα από το βουτάνιο. Το σημείο βρασμού του είναι -42 ºС, επομένως, ακόμη και σε δύσκολες κλιματολογικές συνθήκες, διατηρεί την ικανότητα να σχηματίζει γρήγορα αέριο.

Το σημείο βρασμού του μεθανίου είναι ακόμη χαμηλότερο. Περνά σε υγρή κατάσταση στους -160 ºС. Το LNG πρακτικά δεν χρησιμοποιείται για οικιακές συνθήκες, ωστόσο, για εισαγωγή ή μεταφορά σε μεγάλες αποστάσεις, η ικανότητα του φυσικού αερίου να υγροποιείται σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία και πίεση έχει μεγάλη σημασία.

μεταφορά με βυτιοφόρο

Οποιοδήποτε υγροποιημένο αέριο υδρογονάνθρακα έχει υψηλό συντελεστή διαστολής. Έτσι, σε έναν γεμάτο κύλινδρο 50 λίτρων περιέχει 21 κιλά υγρού προπανίου-βουτανίου. Όταν όλο το «υγρό» εξατμιστεί, σχηματίζονται 11 κυβικά μέτρα αέριας ουσίας, που ισοδυναμούν με 240 Mcal. Επομένως, αυτός ο τύπος καυσίμου θεωρείται ένα από τα πιο αποδοτικά και οικονομικά αποδοτικά για συστήματα αυτόνομης θέρμανσης. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για αυτό εδώ.

Κατά τη λειτουργία αερίων υδρογονανθράκων, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η αργή διάχυσή τους στην ατμόσφαιρα, καθώς και η χαμηλή ευφλεκτότητα και τα όρια έκρηξής τους όταν εκτίθενται στον αέρα. Επομένως, τέτοιες ουσίες πρέπει να αντιμετωπίζονται σωστά, λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιότητές τους και τις ειδικές απαιτήσεις ασφαλείας.

Πίνακας ακινήτων

Υγροποιημένο αέριο πετρελαίου - πώς είναι καλύτερο από άλλα καύσιμα

Ο κλάδος χρήσης υγραερίου είναι αρκετά ευρύς, γεγονός που οφείλεται στα θερμικά και φυσικά χαρακτηριστικά του και στα λειτουργικά του πλεονεκτήματα σε σύγκριση με άλλους τύπους καυσίμων.

Μεταφορά. Το κύριο πρόβλημα της παράδοσης συμβατικού αερίου στους οικισμούς είναι η ανάγκη τοποθέτησης αγωγού φυσικού αερίου, το μήκος του οποίου μπορεί να φτάσει πολλές χιλιάδες χιλιόμετρα. Η μεταφορά υγροποιημένου προπανίου-βουτανίου δεν απαιτεί την κατασκευή πολύπλοκων επικοινωνιών. Για αυτό χρησιμοποιούνται συνηθισμένοι κύλινδροι ή άλλες δεξαμενές, οι οποίες μεταφέρονται με οδικές, σιδηροδρομικές ή θαλάσσιες μεταφορές σε οποιαδήποτε απόσταση. Λαμβάνοντας υπόψη την υψηλή ενεργειακή απόδοση αυτού του προϊόντος (ένας κύλινδρος SPB μπορεί να μαγειρέψει γεύματα για την οικογένεια για ένα μήνα), τα οφέλη είναι προφανή.

παραγόμενους πόρους. Οι σκοποί της χρήσης υγροποιημένων υδρογονανθράκων είναι παρόμοιοι με τους σκοπούς χρήσης του κύριου αερίου. Αυτές περιλαμβάνουν: αεριοποίηση ιδιωτικών εγκαταστάσεων και οικισμών, παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω γεννητριών αερίου, λειτουργία κινητήρων οχημάτων, παραγωγή προϊόντων χημικής βιομηχανίας.

Υψηλή θερμιδική αξία. Το υγρό προπάνιο, το βουτάνιο και το μεθάνιο μετατρέπονται πολύ γρήγορα σε αέρια ουσία, από την καύση της οποίας απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα θερμότητας.Για βουτάνιο - 10,8 Mcal/kg, για προπάνιο - 10,9 Mcal/kg, για μεθάνιο - 11,9 Mcal/kg. Η απόδοση του θερμικού εξοπλισμού που λειτουργεί με υγραέριο είναι πολύ υψηλότερη από την απόδοση των συσκευών που χρησιμοποιούν υλικά στερεών καυσίμων ως πρώτες ύλες.

Ευκολία προσαρμογής. Η προμήθεια πρώτων υλών στον καταναλωτή μπορεί να ρυθμιστεί τόσο σε χειροκίνητο όσο και σε αυτόματο τρόπο λειτουργίας. Για να γίνει αυτό, υπάρχει μια ολόκληρη σειρά συσκευών που είναι υπεύθυνες για τη ρύθμιση και την ασφάλεια της λειτουργίας του υγροποιημένου αερίου.

Υψηλά οκτάνια. Το SPB έχει βαθμολογία οκτανίων 120, γεγονός που το καθιστά πιο αποτελεσματική πρώτη ύλη για κινητήρες εσωτερικής καύσης από τη βενζίνη. Όταν χρησιμοποιείται προπάνιο-βουτάνιο ως καύσιμο κινητήρα, η περίοδος γενικής επισκευής για τον κινητήρα αυξάνεται και η κατανάλωση λιπαντικών μειώνεται.

Μείωση κόστους αεριοποίησης οικισμών. Πολύ συχνά, το υγραέριο χρησιμοποιείται για την εξάλειψη του φορτίου αιχμής στα κύρια συστήματα διανομής αερίου. Επιπλέον, είναι πιο κερδοφόρο να εγκαταστήσετε ένα αυτόνομο σύστημα αεριοποίησης για έναν απομακρυσμένο οικισμό παρά να τραβήξετε ένα δίκτυο αγωγών. Σε σύγκριση με την τοποθέτηση αερίου δικτύου, οι συγκεκριμένες επενδύσεις κεφαλαίου μειώνονται κατά 2-3 φορές. Παρεμπιπτόντως, περισσότερες πληροφορίες μπορείτε να βρείτε εδώ, στην ενότητα για την αυτόνομη αεριοποίηση ιδιωτικών εγκαταστάσεων.

Ψύξη αερίου

Στη λειτουργία εγκαταστάσεων μπορούν να χρησιμοποιηθούν συστήματα ψύξης αερίου διαφορετικών αρχών. Στη βιομηχανική εφαρμογή, υπάρχουν τρεις κύριες μέθοδοι υγροποίησης:

• καταρράκτης - το αέριο διέρχεται διαδοχικά μέσα από μια σειρά εναλλάκτες θερμότητας που συνδέονται με συστήματα ψύξης με διαφορετικά σημεία βρασμού του ψυκτικού μέσου. Ως αποτέλεσμα, το αέριο συμπυκνώνεται και εισέρχεται στη δεξαμενή αποθήκευσης.
• μικτά ψυκτικά - το αέριο εισέρχεται στον εναλλάκτη θερμότητας, ένα μείγμα υγρών ψυκτικών με διαφορετικά σημεία βρασμού εισέρχεται εκεί, το οποίο, βράζοντας, μειώνει διαδοχικά τη θερμοκρασία του εισερχόμενου αερίου.
• διαστολή turbo - διαφέρει από τις παραπάνω μεθόδους στο ότι χρησιμοποιείται η μέθοδος της αδιαβατικής διαστολής αερίου. Εκείνοι. αν στις κλασσικές εγκαταστάσεις μειώσουμε τη θερμοκρασία λόγω του βρασμού του ψυκτικού και των εναλλάκτη θερμότητας, τότε εδώ η θερμική ενέργεια του αερίου ξοδεύεται στη λειτουργία του στροβίλου. Για το μεθάνιο, έχουν χρησιμοποιηθεί εγκαταστάσεις που βασίζονται σε στροβιλοδιαστολείς.

αμερικανικό αέριο

Οι ΗΠΑ δεν είναι μόνο το σπίτι της μειωμένης τεχνολογίας παραγωγής φυσικού αερίου, αλλά και ο μεγαλύτερος παραγωγός LNG από τη δική τους πρώτη ύλη. Επομένως, όταν η κυβέρνηση Ντόναλντ Τραμπ πρότεινε το φιλόδοξο πρόγραμμα Energy Plan - America First με στόχο να γίνει η χώρα η κύρια ενεργειακή δύναμη στον κόσμο, όλοι οι παίκτες στην παγκόσμια πλατφόρμα φυσικού αερίου θα πρέπει να το ακούσουν.

Αυτό το είδος πολιτικής ανατροπής στις ΗΠΑ δεν ήταν μεγάλη έκπληξη. Η θέση των Ρεπουμπλικανών των ΗΠΑ για τους υδρογονάνθρακες είναι σαφής και απλή. Αυτή είναι φθηνή ενέργεια.

Οι προβλέψεις για τις εξαγωγές LNG των ΗΠΑ ποικίλλουν. Η μεγαλύτερη ίντριγκα στις εμπορικές αποφάσεις «φυσικού αερίου» αναπτύσσεται στις χώρες της Ε.Ε. Μπροστά μας ξεδιπλώνεται μια εικόνα του ισχυρότερου ανταγωνισμού μεταξύ του ρωσικού «κλασικού» φυσικού αερίου μέσω του Nord Stream 2 και του αμερικανικού εισαγόμενου LNG. Πολλές ευρωπαϊκές χώρες, συμπεριλαμβανομένης της Γαλλίας και της Γερμανίας, βλέπουν την τρέχουσα κατάσταση ως μια εξαιρετική ευκαιρία για διαφοροποίηση των πηγών φυσικού αερίου στην Ευρώπη.

Όσον αφορά την ασιατική αγορά, ο εμπορικός πόλεμος μεταξύ των ΗΠΑ και της Κίνας οδήγησε σε πλήρη άρνηση των Κινέζων μηχανικών ηλεκτρικής ενέργειας από το εισαγόμενο αμερικανικό LNG.Αυτή η κίνηση ανοίγει τεράστιες ευκαιρίες για παράδοση ρωσικού φυσικού αερίου μέσω αγωγών στην Κίνα για μεγάλο χρονικό διάστημα και σε τεράστιους όγκους.

Πλεονεκτήματα του υγροποιημένου αερίου

Αριθμός οκτανίου

Ο αριθμός οκτανίων του καυσίμου αερίου είναι μεγαλύτερος από τη βενζίνη, επομένως η αντίσταση κρούσης του υγροποιημένου αερίου είναι μεγαλύτερη ακόμη και από την υψηλότερης ποιότητας βενζίνη. Αυτό επιτρέπει μεγαλύτερη οικονομία καυσίμου σε έναν κινητήρα με υψηλότερο λόγο συμπίεσης. Ο μέσος αριθμός οκτανίων του υγροποιημένου αερίου - 105 - είναι ανέφικτος για οποιαδήποτε μάρκα βενζίνης. Ταυτόχρονα, ο ρυθμός καύσης του αερίου είναι ελαφρώς χαμηλότερος από αυτόν της βενζίνης. Αυτό μειώνει το φορτίο στα τοιχώματα του κυλίνδρου, στην ομάδα εμβόλων και στον στροφαλοφόρο άξονα και επιτρέπει στον κινητήρα να λειτουργεί ομαλά και αθόρυβα.

Διάχυση

Το αέριο αναμιγνύεται εύκολα με τον αέρα και γεμίζει τους κυλίνδρους με ένα ομοιογενές μείγμα πιο ομοιόμορφα, ώστε ο κινητήρας να λειτουργεί πιο ομαλά και αθόρυβα. Το μείγμα αερίων καίγεται εντελώς, επομένως δεν υπάρχουν εναποθέσεις άνθρακα στα έμβολα, τις βαλβίδες και τα μπουζί. Το αέριο καύσιμο δεν ξεπλένει το φιλμ λαδιού από τα τοιχώματα του κυλίνδρου και επίσης δεν αναμιγνύεται με το λάδι στον στροφαλοθάλαμο, με αποτέλεσμα να μην αλλοιώνει τις λιπαντικές ιδιότητες του λαδιού. Ως αποτέλεσμα, οι κύλινδροι και τα έμβολα φθείρονται λιγότερο.

Πίεση δεξαμενής

Το υγραέριο διαφέρει από τα άλλα καύσιμα αυτοκινήτων από την παρουσία μιας φάσης ατμού πάνω από την επιφάνεια της υγρής φάσης. Κατά τη διαδικασία πλήρωσης του κυλίνδρου, τα πρώτα μέρη του υγροποιημένου αερίου εξατμίζονται γρήγορα και γεμίζουν ολόκληρο τον όγκο του. Η πίεση στον κύλινδρο εξαρτάται από την πίεση των κορεσμένων ατμών, η οποία με τη σειρά της εξαρτάται από τη θερμοκρασία της υγρής φάσης και το ποσοστό προπανίου και βουτανίου σε αυτήν. Η πίεση κορεσμένων ατμών χαρακτηρίζει την πτητότητα του HOS.Η πτητικότητα του προπανίου είναι υψηλότερη από αυτή του βουτανίου, επομένως, η πίεσή του σε χαμηλές θερμοκρασίες είναι πολύ υψηλότερη.

Εξάτμιση

Κατά την καύση, απελευθερώνονται λιγότερα οξείδια άνθρακα και αζώτου και άκαυστοι υδρογονάνθρακες από τη βενζίνη ή το ντίζελ, χωρίς την απελευθέρωση αρωματικών υδρογονανθράκων ή διοξειδίου του θείου.

ακαθαρσίες

Το υψηλής ποιότητας καύσιμο αερίου δεν περιέχει χημικές ακαθαρσίες όπως θείο, μόλυβδο, αλκάλια, οι οποίες ενισχύουν τις διαβρωτικές ιδιότητες του καυσίμου και καταστρέφουν τα μέρη του θαλάμου καύσης, το σύστημα έγχυσης, τον αισθητήρα λάμδα (αισθητήρας που καθορίζει την ποσότητα οξυγόνου στο μείγμα καυσίμου), καταλυτικός μετατροπέας καυσαερίων.

Διαδικασία παραγωγής

Η πρώτη ύλη για την παραγωγή είναι φυσικό αέριο και ψυκτικό μέσο.

Υπάρχουν δύο τεχνολογίες για την παραγωγή LNG:

• ανοιχτός κύκλος?
• κύκλος διαστολής αζώτου.

Η τεχνολογία ανοιχτού κύκλου χρησιμοποιεί την πίεση αερίου για να παράγει την ενέργεια που απαιτείται για την ψύξη. Το μεθάνιο που διέρχεται από τους στρόβιλους ψύχεται και διαστέλλεται, η έξοδος είναι υγρό. Αυτή είναι μια απλή μέθοδος, αλλά έχει ένα σημαντικό μειονέκτημα - μόνο το 15% του μεθανίου είναι υγροποιημένο και το υπόλοιπο, δεν κερδίζει αρκετή πίεση, αποχωρεί από το σύστημα.

Τεχνολογίες παραγωγής LNG

Εάν υπάρχουν άμεσοι καταναλωτές φυσικού αερίου κοντά στο εργοστάσιο, τότε αυτή η τεχνολογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ασφάλεια, καθώς είναι λιγότερο δαπανηρή - η ελάχιστη ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας δαπανάται για τη διαδικασία παραγωγής. Το αποτέλεσμα είναι χαμηλότερο κόστος του τελικού προϊόντος. Αλλά αν δεν υπάρχουν καταναλωτές, τότε δεν είναι οικονομικά εφικτό να χρησιμοποιηθεί αυτή η μέθοδος - μεγάλες απώλειες πρώτης ύλης.

Τεχνολογία παραγωγής με χρήση αζώτου:

• Σε ένα κλειστό κύκλωμα που περιέχει στρόβιλους και συμπιεστές, το άζωτο κυκλοφορεί συνεχώς.
• Μετά την ψύξη του αζώτου, αποστέλλεται σε εναλλάκτη θερμότητας, όπου το μεθάνιο παρέχεται παράλληλα.
• το αέριο ψύχεται και υγροποιείται.
• Το άζωτο αποστέλλεται στον συμπιεστή και στον στρόβιλο για ψύξη και διέλευση από τον επόμενο κύκλο.

Τεχνολογία διαχωρισμού αερίων με μεμβράνη

Τα πλεονεκτήματα αυτής της τεχνολογίας:

• 100% χρήση πρώτων υλών.
• τη συμπαγή του εξοπλισμού και την απλότητα της λειτουργίας του.
• υψηλή αξιοπιστία και ασφάλεια.

Υπάρχει μόνο ένα μειονέκτημα - υψηλή κατανάλωση ενέργειας (έως και 0,5 kW/h καταναλώνεται για κάθε 1 nm3 / h τελικών προϊόντων), γεγονός που αυξάνει σημαντικά το κόστος.

Διάγραμμα διάταξης εγκατάστασης αζώτου

Καθαρισμός και υγροποίηση αερίου

Στην ουσία, η υγροποίηση του φυσικού αερίου είναι η διαδικασία καθαρισμού και ψύξης του. Μόνο η θερμοκρασία που απαιτείται είναι μείον 161 βαθμοί Κελσίου.

Για να επιτευχθεί αυτή η σειρά θερμοκρασιών, χρησιμοποιείται το φαινόμενο Joule Thompson (αλλαγή της θερμοκρασίας του αερίου κατά τον αδιαβατικό στραγγαλισμό - αργή ροή αερίου υπό τη δράση μιας σταθερής πτώσης πίεσης μέσω του γκαζιού). Με τη βοήθειά του, η θερμοκρασία του καθαρισμένου αερίου πέφτει στην τιμή στην οποία συμπυκνώνεται το μεθάνιο. (η σημείωση απαιτεί διευκρίνιση)

Η μονάδα υγροποίησης πρέπει να διαθέτει ξεχωριστές γραμμές επεξεργασίας και ανάκτησης ψυκτικού. Επιπλέον, μεμονωμένα κλάσματα αερίου που προέρχονται από το πεδίο (προπάνιο, αιθάνιο, μεθάνιο) μπορούν να λειτουργήσουν ως ψυκτικό μέσο σε διαφορετικά στάδια ψύξης.

Η αποβουτανοποίηση είναι μέρος της διαδικασίας απόσταξης των πρώτων υλών σε κλάσματα, κατά την οποία διαχωρίζονται τα κλάσματα, η θερμοκρασία συμπύκνωσης των οποίων είναι υψηλότερη, γεγονός που καθιστά δυνατό τον καθαρισμό του τελικού προϊόντος από ανεπιθύμητες ακαθαρσίες.Κάθε προϊόν συμπύκνωσης αποθηκεύεται ως πολύτιμο υποπροϊόν για εξαγωγή.

Στο τελικό προϊόν προστίθεται επίσης συμπύκνωμα Σταθεροποιητές, οι οποίοι μειώνουν την τάση ατμών του καυσίμου συμπύκνωσης, καθιστώντας το πιο βολικό για αποθήκευση και μεταφορά. Επιτρέπουν επίσης να καταστεί η διαδικασία μετάβασης του μεθανίου από υγρή κατάσταση πίσω σε αέριο (επαναεριοποίηση) διαχειρίσιμη και λιγότερο δαπανηρή για τον τελικό χρήστη.

Πώς να αποκτήσετε

Το LNG παράγεται από φυσικό αέριο με συμπίεση που ακολουθείται από ψύξη. Όταν υγροποιείται, το φυσικό αέριο μειώνεται σε όγκο κατά περίπου 600 φορές. Η διαδικασία υγροποίησης προχωρά σε στάδια, σε καθένα από τα οποία το αέριο συμπιέζεται κατά 5-12 φορές, στη συνέχεια ψύχεται και μεταφέρεται στο επόμενο στάδιο. Η πραγματική υγροποίηση συμβαίνει κατά την ψύξη μετά το τελευταίο στάδιο της συμπίεσης. Επομένως, η διαδικασία υγροποίησης απαιτεί σημαντική δαπάνη ενέργειας[πηγή δεν προσδιορίζεται 715 ημέρες] από 8 έως 10% της ποσότητας του που περιέχεται σε υγροποιημένο αέριο.

Στη διαδικασία της υγροποίησης, χρησιμοποιούνται διάφοροι τύποι εγκαταστάσεων - γκάζι, στροβιλοδιαστολέας, στρόβιλος-στροβιλισμός κ.λπ.

Κατασκευή μονάδας LNG

Συνήθως, μια μονάδα LNG αποτελείται από:

• εγκαταστάσεις προεπεξεργασίας και υγροποίησης αερίου.
• Γραμμές παραγωγής LNG.
• δεξαμενές αποθήκευσης;
• εξοπλισμός φόρτωσης βυτιοφόρων·
• πρόσθετες υπηρεσίες για την παροχή της μονάδας με ηλεκτρισμό και νερό για ψύξη.

Τεχνολογία υγροποίησης

Διαδικασίες υγροποίησης μεγάλων εγκαταστάσεων LNG:

• 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 (μεικτός καταρράκτης υγρών) - Linde
• PRICO (SMR) - Μαύρο & Veatch
• DMR (Διπλό Μικτό Ψυκτικό)
• Liquefin-Air Liquide

ΥΦΑ και επενδύσεις

Υψηλή ένταση μετάλλων, πολυπλοκότητα της τεχνολογικής διαδικασίας, ανάγκη για σοβαρές κεφαλαιουχικές επενδύσεις, καθώς και διάρκεια όλων των διαδικασιών που σχετίζονται με τη δημιουργία υποδομών αυτού του είδους: αιτιολόγηση επενδύσεων, διαγωνισμοί, προσέλκυση δανειακών κεφαλαίων και επενδυτών, σχεδιασμός και κατασκευή, που συνήθως συνδέεται με σοβαρές υλικοτεχνικές δυσκολίες, — δημιουργούν εμπόδια στην ανάπτυξη της παραγωγής στον τομέα αυτό.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι κινητές εγκαταστάσεις υγροποίησης μπορεί να είναι μια καλή επιλογή. Ωστόσο, η μέγιστη απόδοσή τους είναι πολύ μέτρια και η κατανάλωση ενέργειας ανά μονάδα αερίου είναι υψηλότερη από αυτή των σταθερών λύσεων. Επιπλέον, η ίδια η χημική σύνθεση του αερίου μπορεί να γίνει ανυπέρβλητο εμπόδιο.

Προκειμένου να μειωθούν οι κίνδυνοι και να διασφαλιστεί η απόδοση της επένδυσης, εκπονούνται σχέδια για τη λειτουργία των μονάδων για 20 χρόνια εκ των προτέρων. Και η απόφαση για την ανάπτυξη ενός κοιτάσματος εξαρτάται συχνά από το εάν η περιοχή είναι ικανή να παρέχει φυσικό αέριο για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Οι εγκαταστάσεις αναπτύσσονται για μια συγκεκριμένη τοποθεσία και τεχνικές συνθήκες, οι οποίες καθορίζονται σε μεγάλο βαθμό από τη σύνθεση της εισερχόμενης πρώτης ύλης αερίου. Το ίδιο το φυτό είναι οργανωμένο σύμφωνα με την αρχή ενός μαύρου κουτιού. Στην εισροή πρώτων υλών, στην παραγωγή προϊόντων, που απαιτεί ελάχιστη συμμετοχή του προσωπικού στη διαδικασία.

Η σύνθεση του εξοπλισμού του εργοταξίου, η ποσότητα, η χωρητικότητά του, η ακολουθία διαδικασιών που απαιτούνται για την προετοιμασία του μείγματος αερίων για υγροποίηση αναπτύσσονται για κάθε συγκεκριμένη εγκατάσταση σύμφωνα με τις απαιτήσεις του Πελάτη και των καταναλωτών των προϊόντων.