Com i per què es liqua el gas: tecnologia de producció i àmbit d'ús del gas liquat
Les tecnologies relacionades amb la producció, transport i processament de gas natural es desenvolupen a un ritme ràpid.I molta gent avui escolta les abreviatures GLP i GNL. Gairebé cada dos dies, el combustible de gas natural s'esmenta a les notícies en un context o un altre.
Però, veieu, per tenir una comprensió clara del que està passant, és important entendre inicialment com es liqua el gas, per què es fa i quins beneficis aporta o no. I hi ha molts matisos en aquest tema.
Per liquar els hidrocarburs gasosos s'estan construint grans plantes d'alta tecnologia. A continuació, veurem detingudament per què es necessita tot això i com passa.
El contingut de l'article:
Per què es liqua el gas natural?
El combustible blau s'extreu de les entranyes de la terra en forma d'una barreja de metà, etan, propà, butà, heli, nitrogen, sulfur d'hidrogen i altres gasos, així com els seus diferents derivats.
Alguns d'ells s'utilitzen en la indústria química, i alguns es cremen en calderes o turbines per generar energia tèrmica i elèctrica. A més, una part del volum extret s'utilitza com a combustible de motor de gas.
El motiu principal per liquar el gas natural és simplificar-ne el transport a llargues distàncies. Si el consumidor i el pou de producció de combustible de gas es troben a un terreny no llunyà l'un de l'altre, llavors és més fàcil i rendible col·locar una canonada entre ells.Però, en alguns casos, construir una autopista és massa costós i problemàtic a causa dels matisos geogràfics. Per tant, recorren a diverses tecnologies per produir GNL o GLP en forma líquida.
Economia i seguretat del transport
Després de la liquació del gas, es bombeja en forma líquida en contenidors especials per al transport marítim, fluvial, carretera i/o ferrocarril. Al mateix temps, tecnològicament, la liqüefacció és un procés força costós des del punt de vista energètic.
A diferents plantes, això ocupa fins a un 25% del volum original de combustible. És a dir, per generar l'energia que requereix la tecnologia, cal cremar fins a 1 tona de GNL per cada tres tones d'aquest en forma acabada. Però ara el gas natural té una gran demanda, tot està donant els seus fruits.
Tot i que el gas natural és líquid, no és inflamable i no és explosiu. Només després de l'evaporació durant la regasificació, el resultat mescla de gasos resulta apte per cremar calderes i cuines. Per tant, si s'utilitza GNL o GLP com a combustible d'hidrocarburs, s'han de regasificar.
Ús en diferents camps
Molt sovint, els termes "gas liquat" i "liqüefacció de gas" s'esmenten en el context del transport de transportadors d'energia d'hidrocarburs. És a dir, primer s'extreu el combustible blau, i després es converteix en GLP o GNL. El líquid resultant es transporta i després es torna a un estat gasós per a un ús o un altre.
El GLP de propà-butà s'utilitza principalment com a:
- combustible per a motors de gas;
- combustible per bombejar als dipòsits de gas dels sistemes de calefacció autònoms;
- líquids per omplir encenedors i bombones de gas amb una capacitat de 200 ml a 50 l.
Normalment, el GNL es produeix exclusivament per al transport de llarga distància. Si un recipient capaç de suportar la pressió de diverses atmosferes és suficient per emmagatzemar GLP, calen dipòsits criogènics especials per al metà liquat.
Els equips d'emmagatzematge de GNL són altament tecnològics i ocupen molt d'espai. No és rendible utilitzar aquest combustible en cotxes de passatgers a causa de l'alt cost dels cilindres. Els camions propulsats amb GNL en forma de models experimentals únics ja circulen per les carreteres, però en el segment dels cotxes de passatgers és poc probable que aquest combustible "líquid" trobi un ús generalitzat en un futur proper.
El metà liquat com a combustible s'utilitza cada cop més en funcionament:
- locomotores dièsel ferroviàries;
- vaixells marítims;
- transport fluvial.
A més d'utilitzar-se com a portador d'energia, el GLP i el GNL també s'utilitzen directament en forma líquida a les plantes de gas i petroquímiques. S'utilitzen per fabricar diversos plàstics i altres materials a base d'hidrocarburs.
Tecnologies per a l'obtenció de GLP i GNL
Per convertir el metà de gas a líquid, s'ha de refredar a -163 °C. I el propà-butà es liqua a -40 °C. En conseqüència, les tecnologies i els costos en ambdós casos són molt diferents.
Per liquar el gas natural s'utilitzen les següents tecnologies de diferents empreses:
- AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
- Cascada optimitzada;
- DMR;
- PRICO;
- MFC;
- GTL et al.
Tots ells es basen en processos de compressió i/o intercanvi de calor. L'operació de liqüefacció té lloc a la planta en diverses etapes, durant les quals el gas es comprimeix gradualment i es refreda fins a la temperatura de transició a la fase líquida.
Preparació de la mescla de gasos
Abans de poder liquar el gas natural en brut, cal eliminar-ne aigua, heli, hidrogen, nitrogen, compostos de sofre i altres impureses. Amb aquesta finalitat, la tecnologia d'adsorció s'utilitza habitualment per a la purificació profunda de la mescla de gasos passant-la per garbells moleculars.
A continuació, es produeix la segona etapa de preparació de la matèria primera, durant la qual s'eliminen els hidrocarburs pesats. Com a conseqüència, només queden al gas etan i metà (o propà i butà) amb un volum d'impureses inferior al 5%, de manera que aquesta fracció es pot començar a refredar i liquar.
El fraccionament permet desfer-se de les impureses nocives i aïllar només el gas principal per a la liqüefacció posterior. A una pressió d'1 atm, la temperatura de transició a l'estat líquid per al metà és de -163 °C, per a l'etan -88 °C, per al propà -42 °C i per al butà -0,5 °C.
Són precisament aquestes diferències de temperatura les que expliquen el motiu pel qual el gas que entra a la planta es divideix en fraccions i només després es liqua. No hi ha una tecnologia de liqüefacció única per a tots els tipus de compostos d'hidrocarburs gasosos. Per a cadascun d'ells és necessari construir i utilitzar la seva pròpia línia de producció.
Procés bàsic de liqüefacció
La base per convertir el gas en estat líquid és el cicle de refrigeració, durant el qual la calor és transferida per un o un altre refrigerant d'un entorn amb una temperatura baixa a un entorn amb una de més alta. Aquest procés és de diverses etapes i requereix compressors potents per a l'expansió/compressió del refrigerant i els intercanviadors de calor.
Els següents s'utilitzen com a refrigerant en diferents etapes de liqüefacció:
- propà;
- metà;
- etan;
- nitrogen;
- aigua (de mar i purificada);
- aire.
Per exemple, per al refredament primari del gas natural al Yamal LNG de Novatek, s'utilitza aire fresc àrtic, que permet que la temperatura de la matèria primera es redueixi immediatament a +10 °C amb un cost mínim. I durant els calorosos mesos d'estiu, es preveu l'ús d'aigua de mar de l'oceà Àrtic, que, independentment de l'època de l'any, a una profunditat constant de 3-4 ° C.
Al mateix temps, el nitrogen, obtingut directament in situ de l'aire, s'utilitza com a refrigerant final a Yamal. Com a resultat, l'Àrtic proporciona tot el necessari per produir GNL, des del gas natural inicial fins als agents de treball utilitzats en el procés de liqüefacció.
El propà es liqua de la mateixa manera que el metà. Només requereix temperatures de refrigeració molt més baixes: menys 42 °C versus menys 163 °C. Per tant liqüefacció gas per dipòsits de gas Costa diverses vegades menys, però el propi GLP propà-butà resultant té menys demanda al mercat.
Transport i emmagatzematge
Gairebé la totalitat del volum de GNL és transportat per grans vaixells de gas marí d'una costa a una altra.El transport terrestre està limitat per la necessitat de mantenir la temperatura del "combustible blau líquid" a valors d'uns -160 ° C, en cas contrari, el metà comença a transformar-se en un estat gasós i es torna explosiu.
La pressió al dipòsit de GNL és propera a la atmosfèrica. Tanmateix, si la temperatura del metà líquid puja per sobre dels -160 °C, començarà a passar d'un líquid a un gas. Com a resultat, la pressió al contenidor començarà a augmentar, la qual cosa suposa un greu perill. Per tant, els vaixells de GNL estan equipats amb unitats de manteniment de baixa temperatura i una gruixuda capa d'aïllament tèrmic.
El GLP es regasifica en gas directament al dipòsit de gas. I la regasificació de GNL es realitza en instal·lacions industrials especials sense accés a oxigen. Segons la física, el metà líquid a temperatures positives es converteix gradualment en gas. Tanmateix, si això passa directament a l'aire fora de condicions especials, aquest procés provocarà una explosió.
Després que el gas natural en forma de GNL s'ha liquat a la planta, es transporta i, de nou, a la planta (només regasificació) es torna a convertir en un estat gasós per a un ús posterior.
Perspectives de l'hidrogen liquat
A més de la liqüefacció directa i l'ús d'aquesta forma, també és possible obtenir un altre portador d'energia del gas natural: l'hidrogen. El metà és CH4, propà C3N8, i butà C4N10.
El component d'hidrogen està present en tots aquests combustibles fòssils, només cal aïllar-lo.
Per transformar l'hidrogen d'un gas a líquid, s'ha de refredar a -253 °C. Amb aquesta finalitat, s'utilitzen sistemes de refrigeració multietapa i instal·lacions de "compressió/expansió". Actualment, aquestes tecnologies són massa cares, però s'està treballant per reduir-ne el cost.
També us recomanem llegir el nostre altre article, on vam descriure detalladament com fer un generador d'hidrogen per a casa amb les vostres pròpies mans. Més detalls: aneu enllaç.
A més, a diferència del GLP i el GNL, l'hidrogen liquat és molt més explosiu. La menor fuita d'ella en combinació amb l'oxigen produeix una barreja de gas i aire que s'encén a la menor espurna. I l'emmagatzematge d'hidrogen líquid només és possible en contenidors criogènics especials. El combustible d'hidrogen encara té massa desavantatges.
Conclusions i vídeo útil sobre el tema
Com es produeix el gas liquat i per què es liqua:
Tot sobre els gasos liquats:
Hi ha diverses tecnologies per liquar gasos. Pel metà són seus, i pel propà-butà són seus. Al mateix temps, és més barat obtenir GLP, i és més fàcil i segur de transportar/emmagatzemar. La producció de metà GNL és un procés més car i complex. A més, la seva regasificació requereix equips especialitzats. Al mateix temps, el metà té una major demanda al mercat avui dia, per la qual cosa es liqua en volums molt més grans.
Tens preguntes aclaridores o la teva pròpia opinió experta sobre el tema de la liqüefacció de gasos? Potser teniu alguna cosa a afegir a l'anterior. No dubteu a preguntar i/o comentar l'article al quadre següent.
