كيف ولماذا يتم تسييل الغاز: تكنولوجيا الإنتاج ونطاق استخدام الغاز المسال

مقدمة

حاليًا ، في بيوت الغلايات التي تعد جزءًا من البنية التحتية لمؤسسات النقل بالسكك الحديدية ، في معظم الحالات ، يعمل الفحم وزيت الوقود كمصدر للطاقة ، ووقود الديزل هو نسخة احتياطية. لذلك ، على سبيل المثال ، أظهر تحليل لمنشآت الإمداد الحراري لسكة حديد Oktyabrskaya ، أحد فروع السكك الحديدية الروسية ، أن بيوت الغلايات تعمل بشكل أساسي على زيت الوقود ، وأن بعضها فقط يعمل بالغاز الطبيعي.

تشمل مزايا غلايات زيت الوقود استقلاليتها الكاملة (إمكانية استخدامها للمرافق البعيدة عن أنابيب الغاز) والتكلفة المنخفضة لمكون الوقود (بالمقارنة مع غلايات الفحم والديزل والكهرباء) ، والعيوب هي الحاجة إلى التنظيم منشأة تخزين ، ضمان توريد زيت الوقود ، مراقبة جودة الوقود ، مشاكل التلوث البيئي. عند توصيل الوقود بكميات كبيرة ، من الضروري تنظيم نظام تفريغ (تسخين وتصريف زيت الوقود) وطرق الوصول ، والحاجة إلى تدفئة مرافق التخزين وخطوط أنابيب زيت الوقود لنقل الوقود إلى الغلايات ، وتكاليف إضافية لتنظيف المبادلات الحرارية للتدفئة وفلاتر زيت الوقود.

فيما يتعلق بالزيادة الحادة المتوقعة في رسوم الانبعاثات الضارة في الغلاف الجوي ، قررت المديرية المركزية للتدفئة والمياه في السكك الحديدية الروسية تقليل استخدام زيت الوقود في غلايات السكك الحديدية. في منطقة مورمانسك ، حيث يمر جزء من سكة حديد Oktyabrskaya ، يتم تقديم مشروع يهدف إلى تقليل الاعتماد على زيت الوقود لمنازل الغلايات في المدينة والمنطقة ، بما في ذلك خيار تحويلها إلى الغاز الطبيعي المسال (LNG). من المخطط بناء مصنع للغاز الطبيعي المسال في كاريليا وبنية تحتية للغاز في المنطقة الفيدرالية الشمالية الغربية.

سيؤدي الابتعاد عن زيت الوقود إلى زيادة كفاءة بيوت الغلايات في منطقة مورمانسك بنسبة 40٪.

الغاز الطبيعي المسال هو وقود القرن الحادي والعشرين

في المستقبل القريب ، قد تصبح روسيا واحدة من المنتجين والموردين الرئيسيين للسوق العالمية للغاز الطبيعي المسال ، وهو نوع جديد نسبيًا من الوقود البديل لبلدنا.من بين جميع الغاز الطبيعي المنتج في العالم ، يتم تسيل أكثر من 26٪ ونقله في شكل سائل في ناقلات خاصة من دول الإنتاج إلى دول مستهلكي الغاز.

الغاز الطبيعي المسال له مزايا كبيرة على ناقلات الطاقة الأخرى. يمكن توفيرها في وقت قصير للمستوطنات غير الغازية. بالإضافة إلى ذلك ، يعتبر الغاز الطبيعي المسال أكثر أنواع الوقود المستخدمة بكميات كبيرة صديقة للبيئة وأمانًا ، وهذا يفتح آفاقًا واسعة لاستخدامه في الصناعة والنقل. اليوم ، يتم النظر في العديد من الخيارات لبناء مصانع تسييل الغاز الطبيعي في روسيا ومحطات الشحن للتصدير ، ومن المفترض أن يتم تنفيذ أحدها في ميناء بريمورسك ، منطقة لينينغراد.

الغاز الطبيعي المسال كوقود بديل له عدد من المزايا. أولاً ، يؤدي تسييل الغاز الطبيعي إلى زيادة كثافته بمقدار 600 مرة ، مما يزيد من كفاءة وراحة التخزين والنقل. ثانيًا ، الغاز الطبيعي المسال غير سام وغير قابل للتآكل للمعادن ، وهو سائل مبرد يتم تخزينه تحت ضغط زائد طفيف عند درجة حرارة حوالي 112 كلفن (-161 درجة مئوية) في حاوية مع عزل حراري. ثالثًا ، إنه أخف من الهواء ، وفي حالة حدوث انسكاب عرضي ، فإنه يتبخر بسرعة ، على عكس البروبان الثقيل ، الذي يتراكم في المنخفضات الطبيعية والاصطناعية ويخلق خطر الانفجار. رابعًا ، يجعل من الممكن تحويل الأشياء الموجودة على مسافات كبيرة من خطوط الأنابيب الرئيسية إلى غاز. يعتبر الغاز الطبيعي المسال اليوم أرخص من أي وقود بترول ، بما في ذلك الديزل ، لكنه يتفوق عليها من حيث السعرات الحرارية.تتمتع الغلايات التي تعمل بالغاز الطبيعي المسال بكفاءة أعلى - تصل إلى 94٪ ، ولا تتطلب استهلاكًا للوقود لتسخينها مسبقًا في الشتاء (مثل زيت الوقود والبروبان - البيوتان). تضمن نقطة الغليان المنخفضة التبخير الكامل للغاز الطبيعي المسال عند أدنى درجات الحرارة المحيطة.

احتمالات الهيدروجين المسال

بالإضافة إلى التسييل المباشر والاستخدام في هذا الشكل ، يمكن أيضًا الحصول على ناقل طاقة آخر ، وهو الهيدروجين ، من الغاز الطبيعي. الميثان هو CH4 والبروبان C3H8 والبيوتان هو C4H10.

عنصر الهيدروجين موجود في جميع أنواع الوقود الأحفوري ، ما عليك سوى عزله.

تتمثل المزايا الرئيسية للهيدروجين في الصداقة البيئية والتوزيع الواسع في الطبيعة ، ومع ذلك ، فإن السعر المرتفع لتسييله وخسائره بسبب التبخر المستمر ينفي هذه المزايا.

لنقل الهيدروجين من حالة غاز إلى سائل ، يجب تبريده إلى -253 درجة مئوية. لهذا الغرض ، يتم استخدام أنظمة تبريد متعددة المراحل ووحدات "ضغط / تمدد". حتى الآن ، تعتبر هذه التقنيات باهظة الثمن ، لكن العمل جار لتقليل تكلفتها.

نوصي أيضًا بقراءة مقالتنا الأخرى ، حيث وصفنا بالتفصيل كيفية القيام بذلك مولد الهيدروجين ل المنزل بيديك. مزيد من التفاصيل - اذهب.

أيضًا ، على عكس غاز البترول المسال والغاز الطبيعي المسال ، فإن الهيدروجين المسال أكثر تفجيرًا. يعطي أدنى تسرب له مع الأكسجين خليطًا من الغاز والهواء ، والذي يشتعل من أدنى شرارة. ولا يمكن تخزين الهيدروجين السائل إلا في حاويات خاصة للتبريد. لا يزال هناك الكثير من عيوب وقود الهيدروجين.

مخاطر الحريق / الانفجار والتخفيف من حدتها

حاوية غاز كروية شائعة الاستخدام في المصافي.

في المصفاة أو معمل الغاز ، يجب تخزين غاز البترول المسال في خزانات مضغوطة. هذه الحاويات أسطوانية أو أفقية أو كروية. عادة ما يتم تصميم هذه السفن وتصنيعها وفقًا لبعض القواعد. في الولايات المتحدة ، يخضع هذا الرمز للجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ASME).

تحتوي حاويات غاز البترول المسال على صمامات أمان بحيث عند تعرضها لمصادر حرارة خارجية ، فإنها تطلق غاز البترول المسال في الغلاف الجوي أو كومة مضيئة.

إذا تعرض الخزان إلى حريق لمدة وشدة كافيين ، فقد يتعرض لانفجار بخار متوسع بسائل مغلي (BLEVE). عادة ما يكون هذا مصدر قلق للمصافي الكبيرة ومصانع البتروكيماويات التي تتعامل مع الحاويات الكبيرة جدًا. كقاعدة عامة ، تم تصميم الخزانات بطريقة تجعل المنتج يخرج بشكل أسرع من وصول الضغط إلى مستوى خطير.

تتمثل إحدى وسائل الحماية المستخدمة في البيئات الصناعية في تجهيز هذه الحاويات بمقياس يوفر درجة من مقاومة الحريق. يمكن أن تحتوي حاويات غاز البترول المسال الكروية الكبيرة على جدران فولاذية يصل سمكها إلى 15 سم ، وهي مزودة بصمام تخفيف الضغط المعتمد. سيؤدي حريق كبير بالقرب من الوعاء إلى زيادة درجة حرارته وضغطه. تم تصميم صمام الأمان العلوي لتخفيف الضغط الزائد ومنع تدمير الحاوية نفسها.مع مدة الحريق وشدته الكافية ، قد يتجاوز الضغط الناتج عن الغليان والغاز المتوسع قدرة الصمام على إزالة الفائض. في حالة حدوث ذلك ، يمكن أن تنفجر الحاوية شديدة التعرض للضوء بعنف ، مما يؤدي إلى إخراج الأجزاء بسرعة عالية ، بينما يمكن أن تشتعل المنتجات التي تم إطلاقها أيضًا ، مما قد يتسبب في أضرار كارثية لأي شيء في المنطقة المجاورة ، بما في ذلك الحاويات الأخرى.

يمكن أن يتعرض الناس لغاز البترول المسال في مكان العمل من خلال الاستنشاق وملامسة الجلد وملامسة العين. حددت إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) الحد القانوني (حد التعرض المسموح به) للتعرض لغاز البترول المسال في مكان العمل عند 1000 جزء في المليون (1800 مجم / م 3) على مدار 8 ساعات في يوم العمل. وضع المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) حدًا موصى به للتعرض (REL) يبلغ 1000 جزء في المليون (1800 مجم / م 3) على مدار يوم عمل مدته 8 ساعات. عند مستويات 2000 جزء في المليون ، 10٪ الحد الأدنى للانفجار، يعتبر غاز البترول المسال خطراً مباشراً على الحياة والصحة (فقط لأسباب تتعلق بالسلامة المتعلقة بخطر الانفجار).

لماذا تسييل الغاز الطبيعي؟

يُستخرج الوقود الأزرق من أحشاء الأرض على شكل خليط من الميثان والإيثان والبروبان والبيوتان والهيليوم والنيتروجين وكبريتيد الهيدروجين والغازات الأخرى بالإضافة إلى مشتقاتها المختلفة.

يستخدم بعضها في الصناعة الكيميائية ، وبعضها يحرق في غلايات أو توربينات لتوليد الحرارة والكهرباء. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام حجم معين من المستخلص كوقود لمحرك الغاز.

تظهر الحسابات التي أجراها عمال الغاز أنه إذا كان من الضروري تسليم الوقود الأزرق لمسافة 2500 كم أو أكثر ، فغالبًا ما يكون من المربح القيام بذلك في شكل سائل أكثر من خط الأنابيب

السبب الرئيسي لتسييل الغاز الطبيعي هو تبسيط نقله لمسافات طويلة. إذا كان المستهلك وبئر إنتاج وقود الغاز يقعان بالقرب من بعضهما البعض على الأرض ، فمن الأسهل والأكثر ربحية وضع أنبوب بينهما. لكن في بعض الحالات ، يكون بناء طريق سريع مكلفًا للغاية ويشكل مشكلة بسبب الفروق الجغرافية. لذلك ، يلجأون إلى تقنيات مختلفة لإنتاج الغاز الطبيعي المسال أو غاز البترول المسال في شكل سائل.

اقتصاديات وسلامة النقل

بعد أن يتم تسييل الغاز ، فإنه يكون بالفعل على شكل سائل يتم ضخه في حاويات خاصة للنقل عن طريق البحر أو النهر أو الطريق و / أو السكك الحديدية. في الوقت نفسه ، من الناحية التكنولوجية ، يعد التميع عملية مكلفة إلى حد ما من وجهة نظر الطاقة.

في المصانع المختلفة ، يأخذ هذا ما يصل إلى 25٪ من حجم الوقود الأصلي. أي لتوليد الطاقة التي تتطلبها التكنولوجيا ، يتعين على المرء حرق ما يصل إلى 1 طن من الغاز الطبيعي المسال لكل ثلاثة أطنان منه في شكله النهائي. لكن هناك طلب كبير على الغاز الطبيعي الآن ، كل شيء يؤتي ثماره.

في الشكل المُسال ، يحتل الميثان (البروبان - البيوتان) حجمًا أقل بمقدار 500-600 مرة من الحجم في الحالة الغازية

طالما أن الغاز الطبيعي في حالة سائلة ، فهو غير قابل للاشتعال وغير قابل للانفجار. فقط بعد التبخر أثناء إعادة تحويل الغازات إلى غاز ، يكون خليط الغاز الناتج مناسبًا للاحتراق في الغلايات ومواقد الطهي. لذلك ، إذا تم استخدام LNG أو LPG كوقود هيدروكربوني ، فيجب إعادة تحويلها إلى غاز.

استخدم في مختلف المجالات

في أغلب الأحيان ، يتم ذكر المصطلحين "الغاز المسال" و "تسييل الغاز" في سياق نقل ناقل الطاقة الهيدروكربونية. أي ، أولاً ، يتم استخلاص الوقود الأزرق ، ثم يتم تحويله إلى غاز البترول المسال أو الغاز الطبيعي المسال. علاوة على ذلك ، يتم نقل السائل الناتج ثم إعادته مرة أخرى إلى الحالة الغازية لتطبيق معين.

غاز البترول المسال (غاز البترول المسال) هو 95٪ أو أكثر من خليط البروبان-البيوتان ، والغاز الطبيعي المسال (الغاز الطبيعي المسال) هو 85-95٪ ميثان. هذه متشابهة وفي نفس الوقت أنواع مختلفة جذريًا من الوقود.

يستخدم غاز البترول المسال من البروبان - البيوتان بشكل أساسي على النحو التالي:

• وقود محرك الغاز
• وقود للحقن في خزانات الغاز لأنظمة التدفئة المستقلة ؛
• سوائل تعبئة الولاعات واسطوانات الغاز بسعة 200 مل حتى 50 لتر.

عادة ما يتم إنتاج الغاز الطبيعي المسال حصريًا للنقل لمسافات طويلة. إذا كانت هناك سعة كافية لتخزين غاز البترول المسال يمكنها تحمل ضغط العديد من الأجواء ، فعندئذٍ بالنسبة للميثان المسال ، يلزم وجود خزانات مبردة خاصة.

معدات تخزين الغاز الطبيعي المسال ذات تقنية عالية وتشغل مساحة كبيرة. ليس من المربح استخدام مثل هذا الوقود في سيارات الركاب بسبب ارتفاع تكلفة الاسطوانات. إن شاحنات الغاز الطبيعي المسال التي تتخذ شكل نماذج تجريبية فردية تسير بالفعل على الطرق ، ولكن من غير المرجح أن يجد هذا الوقود "السائل" تطبيقًا واسعًا في قطاع سيارات الركاب في المستقبل القريب.

يستخدم الميثان المسال كوقود بشكل متزايد في التشغيل الآن:

• قاطرات ديزل للسكك الحديدية.
• السفن البحرية
• النقل النهري.

بالإضافة إلى استخدامها كناقل للطاقة ، يتم استخدام غاز البترول المسال والغاز الطبيعي المسال أيضًا بشكل مباشر في شكل سائل في مصانع الغاز والبتروكيماويات.يتم استخدامها لتصنيع مختلف أنواع البلاستيك والمواد الأخرى القائمة على الهيدروكربونات.

خصائص وقدرات البروبان المسال والبيوتان والميثان

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين غاز البترول المسال وأنواع الوقود الأخرى في القدرة على تغيير حالته بسرعة من الحالة السائلة إلى الغازية والعكس صحيح في ظل ظروف خارجية معينة. تشمل هذه الظروف درجة الحرارة المحيطة والضغط الداخلي في الخزان وحجم المادة. على سبيل المثال ، يسيل البيوتان عند ضغط 1.6 ميجا باسكال إذا كانت درجة حرارة الهواء 20 درجة مئوية. في الوقت نفسه ، تبلغ درجة غليانها -1 درجة مئوية فقط ، لذلك في حالة الصقيع الشديد ، تظل سائلة ، حتى لو تم فتح صمام الأسطوانة.

يحتوي البروبان على كثافة طاقة أعلى من البيوتان. تبلغ درجة غليانها -42 درجة مئوية ، وبالتالي ، حتى في الظروف المناخية القاسية ، فإنها تحتفظ بالقدرة على تكوين الغاز بسرعة.

درجة غليان الميثان أقل من ذلك. يمر في حالة سائلة عند -160 درجة مئوية. لا يتم استخدام الغاز الطبيعي المسال عمليًا للظروف المحلية ، ومع ذلك ، للاستيراد أو النقل عبر مسافات طويلة ، فإن قدرة الغاز الطبيعي على التسييل عند درجة حرارة وضغط معينين لها أهمية كبيرة.

النقل بالصهاريج

أي غاز هيدروكربون مسال له معامل تمدد عالي. لذلك ، في أسطوانة مملوءة سعة 50 لترًا تحتوي على 21 كجم من البروبان - البيوتان السائل. عندما يتبخر كل "السائل" ، يتكون 11 مترًا مكعبًا من المادة الغازية ، أي ما يعادل 240 مكل. لذلك ، يعتبر هذا النوع من الوقود أحد أكثر أنظمة التدفئة المستقلة كفاءة وفعالية من حيث التكلفة. يمكنك قراءة المزيد عنه هنا.

عند تشغيل الغازات الهيدروكربونية ، يجب مراعاة انتشارها البطيء في الغلاف الجوي ، فضلاً عن قابليتها المنخفضة للاشتعال وحدود الانفجار عند تعرضها للهواء. لذلك ، يجب التعامل مع هذه المواد بشكل صحيح ، مع مراعاة خصائصها ومتطلبات السلامة الخاصة.

جدول الخصائص

غاز البترول المسال - كيف يكون أفضل من أنواع الوقود الأخرى

إن صناعة استخدام غاز البترول المسال واسعة جدًا ، ويرجع ذلك إلى خصائصها الحرارية والفيزيائية ومزاياها التشغيلية مقارنة بأنواع الوقود الأخرى.

وسائل النقل. تتمثل المشكلة الرئيسية في توصيل الغاز التقليدي إلى المستوطنات في الحاجة إلى مد خط أنابيب غاز يمكن أن يصل طوله إلى عدة آلاف من الكيلومترات. لا يتطلب نقل البروبان - البيوتان المسال بناء اتصالات معقدة. لهذا الغرض ، يتم استخدام الأسطوانات العادية أو الخزانات الأخرى ، والتي يتم نقلها عن طريق البر أو السكك الحديدية أو النقل البحري إلى أي مسافة. بالنظر إلى الكفاءة العالية للطاقة لهذا المنتج (يمكن لأسطوانة SPB واحدة طهي وجبات الطعام للعائلة لمدة شهر) ، فإن الفوائد واضحة.

أنتجت الموارد. تتشابه أغراض استخدام الهيدروكربونات المسالة مع أغراض استخدام الغاز الرئيسي. وتشمل هذه: تغويز المنشآت والمستوطنات الخاصة ، وتوليد الكهرباء من خلال مولدات الغاز ، وتشغيل محركات السيارات ، وإنتاج منتجات الصناعة الكيميائية.

قيمة عالية من السعرات الحرارية. يتم تحويل البروبان السائل والبيوتان والميثان بسرعة كبيرة إلى مادة غازية ، يؤدي احتراقها إلى إطلاق كمية كبيرة من الحرارة.للبيوتان - 10.8 مكل / كغ ، للبروبان - 10.9 مكل / كغ ، للميثان - 11.9 مكل / كغ. كفاءة المعدات الحرارية التي تعمل على غاز البترول المسال أعلى بكثير من كفاءة الأجهزة التي تستخدم مواد الوقود الصلب كمواد خام.

سهولة التعديل. يمكن تنظيم توريد المواد الخام للمستهلك في كل من الوضعين اليدوي والآلي. للقيام بذلك ، هناك مجموعة كاملة من الأجهزة المسؤولة عن تنظيم وسلامة تشغيل الغاز المسال.

أوكتان عالي. يحتوي SPB على تصنيف أوكتان يبلغ 120 ، مما يجعله مادة أولية أكثر كفاءة لمحركات الاحتراق الداخلي من البنزين. عند استخدام البروبان - البيوتان كوقود للمحرك ، تزداد فترة الإصلاح للمحرك ويقل استهلاك مواد التشحيم.

تخفيض تكلفة تغويز المستوطنات. في كثير من الأحيان ، يتم استخدام غاز البترول المسال للتخلص من ذروة الحمل على أنظمة توزيع الغاز الرئيسية. علاوة على ذلك ، يعد تثبيت نظام تغويز مستقل لمستوطنة بعيدة أكثر ربحية من سحب شبكة من خطوط الأنابيب. بالمقارنة مع زرع شبكة الغاز ، يتم تقليل استثمارات رأس المال المحددة بمقدار 2-3 مرات. بالمناسبة ، يمكن العثور على مزيد من المعلومات هنا ، في القسم الخاص بالتغويز المستقل للمرافق الخاصة.

تبريد الغاز

في تشغيل المنشآت ، يمكن استخدام أنظمة تبريد الغاز ذات المبادئ المختلفة. في التنفيذ الصناعي ، هناك ثلاث طرق رئيسية للإسالة:

• تتالي - يمر الغاز بالتسلسل عبر سلسلة من المبادلات الحرارية المتصلة بأنظمة التبريد بنقاط غليان مختلفة من مادة التبريد. نتيجة لذلك ، يتكثف الغاز ويدخل إلى خزان التخزين.
• المبردات المختلطة - يدخل الغاز إلى المبادل الحراري ، حيث يدخل مزيج من المبردات السائلة بنقاط غليان مختلفة ، مما يؤدي ، عند الغليان ، إلى تقليل درجة حرارة الغاز الوارد بالتتابع.
• توسع توربو - يختلف عن الطرق المذكورة أعلاه في أنه يتم استخدام طريقة تمدد الغاز ثابت الحرارة. أولئك. إذا قمنا في التركيبات الكلاسيكية بتقليل درجة الحرارة بسبب غليان المبرد والمبادلات الحرارية ، هنا يتم إنفاق الطاقة الحرارية للغاز على تشغيل التوربين. بالنسبة للميثان ، تم استخدام منشآت تعتمد على موسعات توربينية.

الغاز الأمريكي

الولايات المتحدة ليست فقط موطنًا لتقنية إنتاج الغاز المنخفض ، ولكنها أيضًا أكبر منتج للغاز الطبيعي المسال من المواد الأولية الخاصة بها. لذلك ، عندما طرحت إدارة دونالد ترامب خطة الطاقة الطموحة - برنامج أمريكا أولاً بهدف جعل البلاد قوة الطاقة الرئيسية في العالم ، يجب على جميع اللاعبين على منصة الغاز العالمية الاستماع إلى ذلك.

لم يكن هذا النوع من التحول السياسي في الولايات المتحدة مفاجأة كبيرة. إن موقف الجمهوريين الأمريكيين من الهيدروكربونات واضح وبسيط. هذه طاقة رخيصة.

تتنوع التوقعات الخاصة بصادرات الغاز الطبيعي المسال الأمريكية. أكبر مكيدة في قرارات "الغاز" التجارية تتطور في دول الاتحاد الأوروبي. أمامنا صورة لأقوى منافسة بين الغاز الروسي "الكلاسيكي" عبر نورد ستريم 2 والغاز الطبيعي المسال المستورد من أمريكا. ترى العديد من الدول الأوروبية ، بما في ذلك فرنسا وألمانيا ، أن الوضع الحالي يمثل فرصة ممتازة لتنويع مصادر الغاز في أوروبا.

بالنسبة للسوق الآسيوية ، أدت الحرب التجارية بين الولايات المتحدة والصين إلى رفض كامل لمهندسي الطاقة الصينيين من الغاز الطبيعي المسال الأمريكي المستورد.تفتح هذه الخطوة فرصًا هائلة لإيصال الغاز الروسي عبر خطوط الأنابيب إلى الصين لفترة طويلة وبكميات ضخمة.

مزايا الغاز المسال

رقم أوكتان

عدد الأوكتان لوقود الغاز أعلى من البنزين ، لذا فإن مقاومة الصدمات للغاز المسال أكبر حتى من أعلى جودة للبنزين. يسمح هذا بتوفير استهلاك وقود أكبر في المحرك بنسبة ضغط أعلى. متوسط ​​عدد الأوكتان للغاز المسال - 105 - لا يمكن الوصول إليه لأي نوع من أنواع البنزين. في الوقت نفسه ، يكون معدل احتراق الغاز أقل قليلاً من معدل احتراق البنزين. هذا يقلل من الحمل على جدران الأسطوانة ومجموعة المكبس والعمود المرفقي ، ويسمح للمحرك بالعمل بسلاسة وهدوء.

انتشار

يختلط الغاز بسهولة مع الهواء ويملأ الأسطوانات بمزيج متجانس بشكل متساوٍ ، وبالتالي يعمل المحرك بشكل أكثر سلاسة وهدوءًا. يحترق خليط الغاز تمامًا ، لذلك لا توجد رواسب كربونية على المكابس والصمامات وشمعات الإشعال. لا يغسل وقود الغاز طبقة الزيت من جدران الأسطوانة ، كما أنه لا يختلط بالزيت الموجود في علبة المرافق ، وبالتالي لا يضعف خصائص تشحيم الزيت. نتيجة لذلك ، تبلى الأسطوانات والمكابس بدرجة أقل.

ضغط الخزان

يختلف غاز البترول المسال عن أنواع وقود السيارات الأخرى بوجود طور بخار فوق سطح المرحلة السائلة. في عملية ملء الأسطوانة ، تتبخر الأجزاء الأولى من الغاز المسال بسرعة وتملأ حجمها بالكامل. يعتمد الضغط في الاسطوانة على ضغط البخار المشبع والذي يعتمد بدوره على درجة حرارة الطور السائل ونسبة البروبان والبيوتان فيه. يميز ضغط البخار المشبع تقلب HOS.إن تقلب البروبان أعلى من تطاير البيوتان ، وبالتالي فإن ضغطه عند درجات الحرارة المنخفضة أعلى بكثير.

العادم

عند الاحتراق ، يتم إطلاق كمية أقل من أكاسيد الكربون والنيتروجين والهيدروكربونات غير المحترقة مقارنة بالبنزين أو وقود الديزل ، دون إطلاق الهيدروكربونات العطرية أو ثاني أكسيد الكبريت.

الشوائب

لا يحتوي وقود الغاز عالي الجودة على شوائب كيميائية مثل الكبريت والرصاص والقلويات ، مما يعزز خصائص التآكل للوقود ويدمر أجزاء من غرفة الاحتراق ونظام الحقن ومسبار لامدا (جهاز استشعار يحدد كمية الأكسجين في الوقود خليط) ، غازات عادم المحول الحفاز.

عملية الإنتاج

المادة الأولية للإنتاج هي الغاز الطبيعي والمبردات.

هناك نوعان من التقنيات لإنتاج الغاز الطبيعي المسال:

• دورة مفتوحة
• دورة توسيع النيتروجين.

تستخدم تقنية الدورة المفتوحة ضغط الغاز لتوليد الطاقة اللازمة للتبريد. يتم تبريد الميثان الذي يمر عبر التوربينات وتمدده ، تاركًا سائلًا. هذه طريقة بسيطة ، لكن لها عيبًا واحدًا مهمًا - فقط 15٪ من الميثان يُسال ، والباقي منه ، عدم اكتساب الضغط الكافي، يترك النظام.

تقنيات إنتاج الغاز الطبيعي المسال

إذا كان هناك مستهلكون مباشرون للغاز بالقرب من المصنع ، فيمكن استخدام هذه التقنية بأمان ، لأنها أقل تكلفة - يتم إنفاق الحد الأدنى من الكهرباء في عملية الإنتاج. والنتيجة هي انخفاض تكلفة المنتج النهائي. ولكن إذا لم يكن هناك مستهلكون ، فليس من المجدي اقتصاديًا استخدام هذه الطريقة - خسائر كبيرة في المواد الأولية.

تكنولوجيا الإنتاج باستخدام النيتروجين:

• في دائرة مغلقة تحتوي على توربينات وضواغط ، يدور النيتروجين باستمرار ؛
• بعد تبريد النيتروجين ، يتم إرساله إلى مبادل حراري ، حيث يتم توصيل الميثان بالتوازي ؛
• يتم تبريد الغاز وتسييله ؛
• يتم إرسال النيتروجين إلى الضاغط والتوربين للتبريد والمرور بالدورة التالية.

تقنية فصل الغاز بالغشاء

مزايا هذه التقنية:

• 100٪ استخدام المواد الخام ؛
• انضغاط المعدات وبساطة تشغيلها ؛
• موثوقية وسلامة عالية.

هناك عيب واحد فقط - استهلاك طاقة مرتفع (يتم استهلاك ما يصل إلى 0.5 كيلو واط / ساعة لكل 1 نانومتر / ساعة من المنتجات النهائية) ، مما يزيد التكلفة بشكل كبير.

مخطط تخطيط مصنع النيتروجين

تنقية الغاز وتسييله

في الأساس ، تسييل الغاز الطبيعي هو عملية تنقيته وتبريده. فقط درجة الحرارة المطلوبة هي 161 درجة مئوية تحت الصفر.

لتحقيق هذا الترتيب لدرجات الحرارة ، يتم استخدام تأثير جول طومسون (التغير في درجة حرارة الغاز أثناء الاختناق الحراري - تدفق الغاز البطيء تحت تأثير انخفاض الضغط المستمر عبر دواسة الوقود). بمساعدتها ، تنخفض درجة حرارة الغاز المنقى إلى القيمة التي يتكثف عندها الميثان. (ملاحظة تتطلب التوضيح)

يجب أن يحتوي مصنع الإسالة على خطوط منفصلة لمعالجة المبردات والاستعادة. علاوة على ذلك ، يمكن أن تعمل الأجزاء الفردية من الغاز القادمة من الحقل (البروبان ، الإيثان ، الميثان) كمبرد في مراحل مختلفة من التبريد.

يُعد Debutanization جزءًا من عملية تقطير المواد الخام إلى أجزاء ، يتم خلالها فصل الكسور التي تكون درجة حرارة التكثيف أعلى منها ، مما يجعل من الممكن تنقية المنتج النهائي من الشوائب غير المرغوب فيها.يتم حفظ كل منتج من منتجات التكثيف كمنتج ثانوي قيم للتصدير.

يضاف المكثف أيضًا إلى المنتج النهائي ، المثبتات التي تقلل من ضغط بخار الوقود المكثف ، مما يجعلها أكثر ملاءمة للتخزين والنقل. كما أنها تجعل من الممكن جعل عملية انتقال الميثان من الحالة السائلة إلى الغاز (إعادة تحويل الغاز إلى غاز) قابلة للإدارة وأقل تكلفة للمستخدم النهائي.

كيفية الحصول على

ينتج الغاز الطبيعي المسال من الغاز الطبيعي عن طريق الضغط متبوعًا بالتبريد. عند تسييله ، ينخفض ​​حجم الغاز الطبيعي بحوالي 600 مرة. تتم عملية الإسالة على مراحل ، في كل منها يتم ضغط الغاز بمقدار 5-12 مرة ، ثم يتم تبريده ونقله إلى المرحلة التالية. يحدث التميع الفعلي أثناء التبريد بعد المرحلة الأخيرة من الانضغاط. وبالتالي تتطلب عملية التسييل إنفاقًا كبيرًا من الطاقة [المصدر غير محدد 715 يومًا] من 8 إلى 10٪ من الكمية الموجودة في الغاز المسال.

في عملية الإسالة ، يتم استخدام أنواع مختلفة من التركيبات - الخانق ، التوربيني المتوسع ، التوربينات الدوامة ، إلخ.

بناء مصنع للغاز الطبيعي المسال

عادة ، يتكون مصنع الغاز الطبيعي المسال من:

• مصانع معالجة الغازات وتسييله ؛
• خطوط إنتاج الغاز الطبيعي المسال.
• صهاريج التخزين
• معدات تحميل الصهاريج
• خدمات إضافية لتزويد المحطة بالكهرباء والمياه للتبريد.

تقنية التسييل

عمليات تسييل مصانع الغاز الطبيعي المسال الكبيرة:

• AP-C3MRTM - شركة منتجات الهواء والكيماويات (APCI)
• AP-X - منتجات الهواء والكيماويات ، Inc. (APCI)
• # AP-SMR (مبرد مختلط واحد) - منتجات الهواء والكيماويات ، Inc. (APCI)
• كاسكيد كونوكو فيليبس
• MFC (شلال مختلط للسوائل) - Linde
• بريكو (SMR) - أسود و Veatch
• DMR (مبرد مختلط مزدوج)
• ليكوفين اير ليكويد

الغاز الطبيعي المسال والاستثمارات

كثافة المعادن العالية ، وتعقيد العملية التكنولوجية ، والحاجة إلى استثمارات رأسمالية جادة ، وكذلك مدة جميع العمليات المرتبطة بإنشاء مرافق البنية التحتية من هذا النوع: تبرير الاستثمارات ، وإجراءات المناقصات ، وجذب الأموال المقترضة والمستثمرين ، التصميم والبناء ، الذي يرتبط عادة بصعوبات لوجستية خطيرة - يخلق عقبات أمام نمو الإنتاج في هذا المجال.

في بعض الحالات ، قد تكون مصانع الإسالة المتنقلة خيارًا جيدًا. ومع ذلك ، فإن ذروة أدائها متواضعة للغاية ، واستهلاك الطاقة لكل وحدة غاز أعلى من استهلاك الحلول الثابتة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يصبح التركيب الكيميائي للغاز نفسه عقبة لا يمكن التغلب عليها.

لتقليل المخاطر وضمان عائد الاستثمار ، يتم وضع خطط لتشغيل المصانع لمدة 20 عامًا مقدمًا. ويعتمد قرار تطوير حقل غالبًا على ما إذا كانت منطقة معينة قادرة على إمداد الغاز لفترة طويلة من الزمن.

يتم تطوير المصانع لموقع معين والشروط الفنية ، والتي يتم تحديدها إلى حد كبير من خلال تكوين المواد الأولية الغازية الواردة. المصنع نفسه منظم وفقًا لمبدأ الصندوق الأسود. عند إدخال المواد الخام ، عند إخراج المنتجات ، الأمر الذي يتطلب الحد الأدنى من مشاركة الأفراد في العملية.

يتم تطوير تركيبة معدات الموقع وكميتها وسعتها وتسلسل الإجراءات المطلوبة لإعداد خليط الغازات للإسالة لكل مصنع محدد وفقًا لمتطلبات العملاء والمستهلكين للمنتجات.