Jak upłynnić gazy? Produkcja i wykorzystanie skroplonego gazu
Ponad 30 lat w ZSRR, następnie w Rosji skroplone i sprężone gazy są wykorzystywane w gospodarce narodowej. W tym czasie podjęto dość trudną ścieżkę organizowania rozliczania skroplonych gazów, opracowania technologii ich transferu, pomiaru, przechowywania i transportu.
Od płonącego do rozpoznawania
Historycznie, potencjał gazu jako źródła energii został zaniżony w naszym kraju. Nie mając żadnych ekonomicznie wykonalnych zastosowań, właściciele ropy naftowej próbowali pozbyć się lekkich frakcji węglowodorów, spalili je bezużytecznie. W 1946 r. Oddzielenie przemysłu gazowego w niezależny przemysł zrewolucjonizowało sytuację. Produkcja tego typu węglowodorów dramatycznie wzrosła, podobnie jak w bilansie paliwowym Rosji.
Kiedy naukowcy i inżynierowie nauczyli się skraplać gazy, stało się możliwe budowanie przedsiębiorstw redukujących gazy i dostarczanie niebieskiego paliwa do odległych obszarów, które nie są wyposażone w gazociągi, i wykorzystywanie ich w każdym domu jako paliwa samochodowego do produkcji, a także eksportowanie go do twardej waluty.
Co to jest skroplony gaz ropopochodny
Są one podzielone na dwie grupy:
- Skroplone gazy węglowodorowe (LPG) - są mieszaniną związków chemicznych, składającą się głównie z wodoru i węgla o innej strukturze cząsteczek, to znaczy z mieszaniny węglowodorów o różnych masach cząsteczkowych i różnych strukturach.
- Szerokie frakcje lekkich węglowodorów (NFL) - obejmują głównie mieszaninę lekkich węglowodorów z frakcji heksanowej (C6) i etanowej (C2). Ich typowy skład: etan 2-5%, skroplony gaz z frakcji C4-C5 40-85%, frakcja heksanowa C6 15-30%, frakcja pentanowa ma pozostałość.
Gaz LP: propan, butan
W przemyśle gazowym jest to LPG stosowany na skalę przemysłową. Ich głównymi składnikami są propan i butan. Również w postaci zanieczyszczeń zawierają lżejsze węglowodory (metan i etan) i cięższe (pentan). Wszystkie wymienione elementy to nasycone węglowodory. Skład LPG może również obejmować nienasycone węglowodory: etylen, propylen, butylen. Butan-butylen może występować jako związki izomeryczne (izobutan i izobutylen).
Technologia skraplania
Naukowcy zaczęli skraplać gazy na początku XX wieku: w 1913 roku Nagroda Nobla została przyznana holenderskiemu K. O. Heike za upłynnienie helu. Niektóre gazy są doprowadzane do stanu ciekłego przez proste chłodzenie bez dodatkowych warunków. Jednak większość "przemysłowych" gazów węglowodorowych (dwutlenek węgla, etan, amoniak, butan, propan) ulega upłynnieniu pod ciśnieniem.
Produkcja skroplonego gazu jest prowadzona w zakładach skraplających gaz znajdujących się w pobliżu złóż węglowodorów lub na trasie sieci gazowej w pobliżu głównych węzłów komunikacyjnych. Skroplony (lub sprężony) gaz ziemny może być łatwo dostarczony transportem drogowym, kolejowym lub wodnym do użytkownika końcowego, gdzie może być przechowywany, a następnie ponownie przekształcony w stan gazowy i doprowadzony do sieci zasilania gazem.
Specjalne wyposażenie
W celu upłynnienia gazów stosowane są specjalne instalacje. Znacząco zmniejszają ilość niebieskiego paliwa i zwiększają gęstość energii. Za ich pomocą można prowadzić różne metody przeróbki węglowodorów, w zależności od późniejszego wykorzystania, właściwości surowca i warunków środowiskowych.
Instalacje do skraplania i sprężania są przeznaczone do obróbki gazowej i mają konstrukcję blokową (modułową) lub są całkowicie konteneryzowane. Dzięki stacjom regazyfikacyjnym możliwe staje się zapewnienie taniego naturalnego paliwa nawet najbardziej oddalonym regionom. System regazyfikacji pozwala również na przechowywanie gaz ziemny i dostarczyć wymaganą ilość w zależności od potrzeb (na przykład w okresach szczytowego zużycia).
Wykorzystanie skroplonego gazu
Większość różnych gazów w stanie skroplonym znajduje praktyczne zastosowanie:
- Płynny chlor służy do dezynfekcji i wybielania tkanek, służy jako broń chemiczna.
- Tlen - w placówkach medycznych dla pacjentów z problemami z oddychaniem.
- Azot - w kriochirurgii, do zamrażania tkanki organicznej.
- Wodór jest jak paliwo do silników odrzutowych. Ostatnio pojawiły się samochody silniki wodorowe.
- Argon - w przemyśle do cięcia metali i spawanie plazmowe.
Można również skroplić gazy węglowodorowe, z których najbardziej popularnymi są propan i butan (n-butan, izobutan):
- Propan (C3H8) jest materia organiczna pochodzenie klasy alkanów. Uzyskiwany z gazu ziemnego i krakingu produktów ropopochodnych. Bezbarwny, bezwonny gaz, słabo rozpuszczalny w wodzie. Stosowany jako paliwo do syntezy polipropylenu, do produkcji rozpuszczalników w przemyśle spożywczym (dodatek E944).
- Bhutan (C4H10), klasa alkanów. Bezbarwny, bezwonny, łatwopalny gaz, łatwo upłynniony. Uzyskiwany z kondensatu gazowego, gazu ziemnego (do 12%), z krakingiem produktów ropopochodnych. Używany jako paliwo, w przemyśle chemicznym, w lodówkach jako czynnik chłodniczy, w przemyśle spożywczym (dodatek E943).
Charakterystyka gazu LPG
Główną zaletą LPG jest możliwość ich występowania w temperaturze otoczenia i umiarkowanych ciśnieniach zarówno w stanie ciekłym, jak i gazowym. W stanie ciekłym są one łatwo przetwarzane, magazynowane i transportowane, w stanie gazowym mają lepszą charakterystykę spalania.
Stan układów węglowodorowych jest określany przez kombinację efektów różnych czynników, dlatego dla pełnej charakterystyki konieczne jest poznanie wszystkich parametrów. Głównymi, które można bezpośrednio zmierzyć i wpływają na wzorce przepływu, są: ciśnienie, temperatura, gęstość, lepkość, stężenie składników, zależność fazowa.
Układ jest w równowadze, jeśli wszystkie parametry pozostają niezmienione. Pod tym warunkiem nie ma widocznych metamorfoz jakościowych i ilościowych w systemie. Zmiana co najmniej jednego parametru narusza stan równowagi systemu, powodując jeden lub inny proces.
Właściwości
Przechowując skroplone gazy i je transportując, zmienia się stan skupienia: część substancji odparowuje, przekształcając się w stan gazowy, a część kondensuje w stan ciekły. Ta właściwość gazów skroplonych jest jednym z decydujących czynników przy projektowaniu systemów magazynowania i dystrybucji. Kiedy gotująca się ciecz jest pobierana ze zbiorników i transportowana przez rurociąg, część cieczy odparowuje z powodu utraty ciśnienia, powstaje dwufazowy przepływ, którego ciśnienie pary zależy od temperatury strumienia, która jest niższa niż temperatura w zbiorniku. W przypadku zakończenia ruchu dwufazowego płynu przez rurociąg, ciśnienie we wszystkich punktach jest wyrównane i staje się równe prężności pary.