Для чего сжижают газ: технологический процесс сжижения и область применения

Расчеты и стандарты

Технологические процессы, связанные с добычей, перевозкой и переработкой природного газа, в современных условиях реализуются достаточно стремительно, а для производства сжижения газообразных углеводородов, специально оборудуют промышленные производства.

Многие уже слышали про аббревиатуры СПГ (LPG) и СУГ (LNG), поскольку каждый день по телевещанию затрагивается тема о природном газовом топливе. Однако, в первую очередь необходимо первоначально рассмотреть, как газ проходит процедуру сжижения, для чего она осуществляется, а уже затем какая выгода из этого может быть.

Процедура сжиженного газа имеет немало как отличительных особенностей, так и много нюансов. Далее более подробно следует разобрать: как происходит процедура сжиженного газа и область его применения.

Для каких целей сжижается природный газ

Сжиженный газ следует рассматривать как добычу из разных газов, вырабатываемых естественным путем. К таким видам относят:

  • метан;
  • этан;
  • пропан;
  • бутан;
  • гелий;
  • азот;
  • сероводород и т.д.

Большинство из них используется в секторе химического производства, другие сжигаются в котлах либо турбинах для тепловой и электрической энергии. Дополнительно незначительная часть добычи сжиженного газа применяется как газомоторное горючее.

Для чего сжижают газ: технологический процесс сжижения и область применения

Одной из главных причин процедуры сжижения природного газа следует относить простую транспортировку на максимальные расстояния. К примеру, если место добычи сжиженного газа и потребитель находятся не далеко друг от друга, тогда лучше протянуть трубопровод. В тех случаях, когда существует максимальное расстояние, прокладывать путь будет невыгодно из-за дорогостоящего оборудования, да и это не всегда возможно из-за наличия географических особенностей территории. Только по этой причине целесообразно использовать разнообразные технологические процессы получения газа (СПГ или СУГ) в жидком состоянии.

Экономичные затраты и безопасность транспортировки

После прохождения процедуры сжижения газа, его закачивают в определенную емкость для транспортировки любым видом транспорта. Причем с экономического значения технологию сжижения определяют достаточно затратной процедурой, а для выработки потребной нормы требуется сжигать до 1 тонны СПГ на каждые его три тонны в готовом виде. Но все эти затраты достаточно быстро окупаются, так как природный газ является весьма популярным и необходимым для потребительских нужд.

Для чего сжижают газ: технологический процесс сжижения и область применения

При транспортировки сжиженного газа учитываются его жидкое состояние, в таком состоянии он является не горючим и взрывобезопасным газом. Лишь после того, как газ начинает испаряться в результате своих свойств, то газ можно использовать уже в турбинах и котлах. Однако, СПГ либо СУГ применяется в качестве углеводородного топлива, то такие виды газа необходимо превращать в регазификацию.

Область применения

Терминологию «сжиженный газ» используют в качестве энергоносителя голубого топлива, который изначально добывают из недр земли, а уже затем преобразовывают в СУГ или СПГ. После добычи сжиженного газа транспортируют до определенного места и газ снова проходит процесс до газообразного состояния для потребительских нужд.

Область использования СУГ и СПГ достаточно обширна. В основном, СУГ образуют из газа – пропан-бутана и нередко применяют его как:

  • газовое топливо для моторов;
  • горючее для закачивания в автономную отопительную систему;
  • жидкость для заправки зажигалок и газовых баллонов – 200 мл до 50 л.

СУГ хранят в специальной емкости, которая достаточно выдерживает давление в различных атмосферах, а СПГ транспортируют и перевозят на максимальные расстояния, но хранят их только в криогенном оборудовании или в специальном резервуаре. СПГ перевозят только в оборудовании с техническими характеристиками: высокой технологичностью и больших параметров, такой вид топлива при хранении или перевозке требует много места.

Для чего сжижают газ: технологический процесс сжижения и область применения

А что касается использования такого топлива в транспортных средствах, то такое применение совсем нецелесообразно из-за завышенной стоимости баллонов. Единицы грузовых автомобилей на СПГ тоже ездят, однако вряд ли такой «жидкий» газ в недалеком будущем будет востребован для этих целей.

Этот вид сжиженного метана в виде топлива в современных условиях применяют для локомотивов ЖД, морских судов и речного транспорта. Кроме того, топливо применяют как энергоноситель LPG и LNG, который эксплуатируются в качестве жидкого вида в нефтехимической промышленности. Большинство заводов применяют технологию изготовления на углеводороде и выпускают пластмассовую продукцию.

Технологический процесс получения СУГ и СПГ

Для перевода метана из газового состояния в жидкое, в первую очередь изначально он охлаждается до нужной температуры – 163°С. А пропан-бутан достигает сжижения при норме температурного режима – 40 °С. Таким образом, технологический процесс и затраты двух видов существенно различны. Кроме того, для того, чтобы сжижать природный газ зачастую применяют различные технологические процессы от производителей:

  • AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
  • Optimized Cascade;
  • DMR;
  • PRICO;
  • MFC;
  • GTL и др.

В эти процессы входят компримирование либо тепловой обман. Однако снижение выполняется только на промышленных производствах в обязательной последовательности, в результате которой газ проходит процедуру сжимания и охлаждения до нужной температурной нормы и уже затем переходит в жидкое состояние.

Для чего сжижают газ: технологический процесс сжижения и область применения

Подготовительный этап газовой смеси

Подготовка газовой смеси состоит из нескольких последовательных этапов:

  • В первый этап входит удаление всех компонентов, поскольку для сжижения сырого природного газа, первоначально удаляются вода, гелий, водород, азот, серу и т.д. Как правило, для этого используют адсобционный технологический процесс, во время которого происходит глубокая очистка газовой смеси посредством пропускания ее через специальные ситца.
  • Второй этап состоит из процедуры удаления более сложных компонентов- тяжелых углеводородов.

На заключительном этапе газ состоит всего лишь их этана и метана (или пропана или бутана), а примеси в этой стадии составляют менее 5% для дальнейшего охлаждения и сжижения газа. В результате фракционированного процесса газ проходит очистку от вредоносных примесей и уже газ годен для дальнейшего сжижения. Стоит отметить, что температурный режим при давлении 1 атм. при переходе в жидкий вид тоже различается.

Как правило, температурный режим составляет: у метана -163 °С; у этана – 88 °С, у пропана – 42 °С, а у бутана – 0,5 °С. Благодаря этим отличительным особенностям можно понять причину, почему фракции изначально разделяются, а уже затем сжижается газ, который поступает в промышленное производство. Стоит иметь ввиду, что у всех видов газообразования нет одного технологического процесса, так как каждый в отдельности требует выполнение отдельного технологического процесса.

Основная технология сжижения

Главным основанием для изменения газа в жидкий вид является технологический процесс, заключающего в холодильном цикле, в результате которого хладагент теплоты переходит от низкого перепада температуры к более высокой температуре. Такой процесс является достаточно сложным, поскольку проходит в несколько стадий. Кроме этого, для его выполнения необходимы более мощные компрессоры для того, чтобы теплоноситель или теплообменники были расширены или наоборот сжаты. В результате получения хладагента на многоступенчатом этапе сжижения используются:

  • пропан;
  • метан;
  • этан;
  • азот;
  • морская или очищенная вода;
  • воздух.

Для проведения первого охладительного этапа природного газа на производстве «Ямал-СПГ» Новатэка применяется достаточно прохладная процедура, применяя арктический воздух, позволяющий максимально снизить температурный режим первичного сырья с незначительными затратами до +10 °С. А в летнее время, в знойный период, используется морская вода из Северного Ледовитого океана, которая вне зависимости от погодных условий на глубине моря достигает до 3-4°С.

Причем специалисты Ямалы для конечной процедуры хладагенты используют азот, который получают на месте из воздуха. Таким образом, погодные арктические условия позволяют получить все самое необходимое для производства СПГ, начиная от первоначального природного газа до применения в технологии сжижения рабочих процессов.

Пропан же сжигают аналогично, как и метан. Лишь охладительный температурный режим для его производства необходим чуть менее ниже, чем для метана. Технология должна соответствовать норме минус 42 °С против минус 163 °С. По этой причине технологический процесс сжижения газа для газгольдеров является менее дешевым, но СУГ из пропана-бутана менее популярен среди потребителей.

Для чего сжижают газ: технологический процесс сжижения и область применения

Перевозка и условия хранения

Перевозка СПГ осуществляется крупными и достаточно габаритными морскими танкерами от одного места к другому. Перевозка по суше имеет немало нюансов. Во-первых, для такого вида перевозки необходимо поддерживать оптимальный температурный режим «голубого топлива» жидкого вида на установленных нормах -160°С, иначе далее метан может перейти в газовый вид и быть уже опасным, поскольку у него усиливаются свойства взрывоопасности. Давление при перевозке в емкости с СПГ должно быть атмосферным. Но, если температурный режим жидкого метана будет повышаться -160 °С, то СПГ превратиться из жидкого вида в газообразное состояние.

Если давление в емкости будет существенно максимальным, то это обстоятельство создаст угрозу для окружающих. По этой причине в танкерах для транспортировки природного газа оборудуют специальными установками для поддержания низкой температуры и мощным теплоизолятором.

Регазификация СУГ и СПГ существенно отличается между собой: СУГ регазифицируют в газ непосредственно в газгольдере, а СПГ проводят на определенных установках промышленного производства. Причем, не допускается доступ кислорода, так как при положительном температурном режиме метан жидкого вида будет превращаться в газообразное состояние.

Если этот процесс будет реализовываться в открытой атмосфере без определенных условий, то это взрыв газа будет неизбежен. После сжижения процедуры природного газа в промышленном производстве, его транспортируют, а затем снова на производстве (лишь в регазификационном виде) преобразуют снова в газ для потребительских нужд.

Возможности сжиженного водорода

Кроме получения сжиженного газа и его применения получают еще водород: метан (СН4), пропан (С3Н8), бутан (С4Н10). Во всех этих видах присутствует водородный компонент, лишь его необходимо перевести в водород.

Для перевода водорода из состояния сжиженного газа, в первую очередь требуется довести до охлаждения и нужной температуры -253 °С. Для проведения этой процедуры необходимо провести многоэтапную процедуру – первоначально охладить и установить «сжатие/расширение». В заключении стоит отметить, что такая технологическая процедура является достаточно высокой, но выполнение по их снижению стоимости уже осуществляется.

Однако необходимо помнить о том, что в случаях незначительной утечки в совокупности с кислородом сжиженный газ может воспламенится от незначительной искры, поэтому так важно грамотно эксплуатировать и хранить водород жидкого вида лишь в особых контейнерах с наличием криогена. Что касается недостатков, то здесь следует отметить, что их очень мало.

Для чего сжижают газ: технологический процесс сжижения и область применения

Выводы

Выбор технологических процессов сегодня считается достаточно обширным, и для каждого они уникальны. По сути, переработка СПГ из метана считается самым дорогим и непростым способом. Плюс дополнительно к нему необходимо специальное оборудование. Но нельзя не отметить, что метан в настоящее время является достаточно востребованным продуктом в промышленной индустрии, поэтому технология сжижения выполняется значительно чаще и в значительном объеме.

Оцените статью
Добавить комментарий