כיצד ומדוע גז נוזלי: טכנולוגיית הפקה והיקף השימוש בגז נוזלי

מבוא

כיום, בבתי דוודים המהווים חלק מתשתית של מפעלי תחבורה רכבת, ברוב המקרים, פחם ומזוט משמשים מקור אנרגיה, והסולר מהווה גיבוי. כך, למשל, ניתוח של מתקני אספקת החום של רכבת Oktyabrskaya, סניף של רכבת רוסית, הראה שבתי הדוודים פועלים בעיקר על מזוט, ורק חלקם פועלים על גז טבעי.

היתרונות של דודי מזוט כוללים את האוטונומיה המלאה שלהם (האפשרות להשתמש בהם למתקנים מרוחקים מרשת הגז) ואת העלות הנמוכה של רכיב הדלק (בהשוואה לדודי פחם, סולר וחשמל), החסרונות הם הצורך בארגון. מתקן אחסון, להבטיח אספקת מזוט, בקרת איכות הדלק, בעיות בזיהום הסביבה. בעת אספקת דלק בהיקפים גדולים, יש צורך לארגן מערכת פריקה (חימום וניקוז מזוט) וכבישי גישה, צורך בחימום מתקני אחסון וצינורות מזוט להובלת דלק לדוודים ועלויות נוספות לניקוי מחליפי חום חימום. ומסנני מזוט.

בהקשר לעלייה החדה הצפויה בעמלות בגין פליטות מזיקות לאטמוספירה, החליטה המנהלת המרכזית לאספקת חום ומים של רכבות רוסיה להפחית את השימוש במזוט בדודי רכבת. באזור מורמנסק, בו עוברת חלק ממסילת הרכבת אוקטיאברסקיה, מוצג פרויקט שמטרתו להפחית את התלות במזוט של בתי דוודים עירוניים ומחוזיים, כולל אפשרות להעבירם לגז טבעי נוזלי (LNG). מתוכנן להקים מפעל LNG בקרליה ותשתית גז במחוז הפדרלי הצפון-מערבי.

התרחקות מזוט תגדיל את היעילות של בתי דוודים באזור מורמנסק ב-40%.

LNG הוא הדלק של המאה ה-21

בעתיד הקרוב, רוסיה עשויה להפוך לאחת היצרניות והספקיות המובילות לשוק העולמי של גז טבעי נוזלי, סוג חדש יחסית של דלק חלופי עבור ארצנו.מכלל הגז הטבעי המיוצר בעולם, למעלה מ-26% עובר נוזלים ומועבר בצורה נוזלית במכליות מיוחדות ממדינות הייצור למדינות צרכני הגז.

לגז טבעי נוזלי יתרונות משמעותיים על פני נושאי אנרגיה אחרים. הם יכולים לספק יישובים לא מגוזים תוך זמן קצר. בנוסף, גז טבעי נוזלי הוא הידידותי והבטוח ביותר לסביבה מבין הדלקים בשימוש המוני, וזה פותח אפשרויות רחבות לשימוש בו בתעשייה ובתחבורה. כיום, נשקלות מספר אפשרויות להקמת מפעלים להנזלת גז טבעי ברוסיה ומסופים למשלוחו לייצוא, שאחת מהן אמורה להתבצע בנמל פרימורסק, אזור לנינגרד.

לגז טבעי נוזלי כדלק חלופי יש מספר יתרונות. ראשית, הנזלת הגז הטבעי מגבירה את צפיפותו פי 600, מה שמגביר את היעילות והנוחות של האחסון וההובלה. שנית, LNG אינו רעיל ואינו מאכל למתכות, זהו נוזל קריוגני המאוחסן תחת לחץ יתר קל בטמפרטורה של כ-112 K (-161 מעלות צלזיוס) במיכל עם בידוד תרמי. שלישית, הוא קל יותר מאוויר, ובמקרה של דליפה מקרית הוא מתאדה במהירות, בניגוד לפרופאן כבד, המצטבר בשקעים טבעיים ומלאכותיים ויוצר סכנת פיצוץ. רביעית, היא מאפשרת לגזוז חפצים הנמצאים במרחק ניכר מהצינורות הראשיים. LNG כיום זול יותר מכל דלק נפט, כולל סולר, אך עולה עליהם במונחים של קלוריות.דוודים הפועלים על גז טבעי נוזלי הם בעלי יעילות גבוהה יותר - עד 94%, אינם דורשים צריכת דלק לחימום מוקדם שלו בחורף (כמו מזוט ופרופאן-בוטאן). נקודת הרתיחה הנמוכה מבטיחה אידוי מוחלט של ה-LNG בטמפרטורות הסביבה הנמוכות ביותר.

סיכויי מימן נוזלי

בנוסף להנזלה ישירה ולשימוש בצורה זו, ניתן להשיג גם נושא אנרגיה נוסף, מימן, מגז טבעי. מתאן הוא CH4, פרופאן הוא C3H8, ובוטאן הוא C4H10.

רכיב המימן קיים בכל הדלקים המאובנים האלה, אתה רק צריך לבודד אותו.

היתרונות העיקריים של המימן הם ידידותיות לסביבה ותפוצה רחבה בטבע, אולם המחיר הגבוה של הנזלתו וההפסדים עקב אידוי מתמיד שוללים יתרונות אלו.

על מנת להעביר מימן ממצב גז לנוזל, יש לקרר אותו ל-253 מעלות צלזיוס. לשם כך, נעשה שימוש במערכות קירור רב-שלביות ויחידות "דחיסה/הרחבה". עד כה, טכנולוגיות כאלה יקרות מדי, אך נמשכת עבודה לצמצום עלותן.

אנו ממליצים גם לקרוא את המאמר השני שלנו, שבו תיארנו בפירוט כיצד לעשות מחולל מימן עבור הביתה במו ידיך. פרטים נוספים - לך.

כמו כן, בניגוד לגפ"מ ו-LNG, מימן נוזלי הוא הרבה יותר נפיץ. הדליפה הקלה ביותר שלו בשילוב עם חמצן נותנת תערובת גז-אוויר, שמתלקחת מהניצוץ הקטן ביותר. ואחסון מימן נוזלי אפשרי רק במיכלים קריוגניים מיוחדים. עדיין יש יותר מדי חסרונות של דלק מימן.

סיכון שריפה/פיצוץ והפחתה

מיכל גז כדורי בשימוש נפוץ בבתי זיקוק.

בבית זיקוק או מפעל גז יש לאחסן גפ"מ במיכלים בלחץ. מיכלים אלה הם גליליים, אופקיים או כדוריים. בדרך כלל כלים אלה מתוכננים ומיוצרים בהתאם לכללים מסוימים. בארצות הברית, קוד זה נשלט על ידי האגודה האמריקאית של מהנדסי מכונות (ASME).

למיכלי גפ"מ יש שסתומי בטיחות, כך שכאשר הם נחשפים למקורות חום חיצוניים, הם משחררים גפ"מ לאטמוספירה או לערימת התלקחויות.

אם מיכל נחשף לאש באורך ובעוצמה מספקת, הוא עלול להיות נתון לפיצוץ אדי מתרחב נוזל רותח (BLEVE). זה בדרך כלל דאגה לבתי זיקוק גדולים ולמפעלים פטרוכימיים המטפלים במיכלים גדולים מאוד. ככלל, מיכלים מתוכננים בצורה כזו שהמוצר ייצא מהר יותר מכפי שהלחץ יכול להגיע לרמה מסוכנת.

אחד מאמצעי ההגנה המשמשים בסביבות תעשייתיות הוא לצייד מכולות כאלה במידה המספקת מידה של עמידות בפני אש. מיכלי גפ"מ כדוריים גדולים יכולים להיות בעלי קירות פלדה בעובי של עד 15 ס"מ. הם מצוידים בשסתום מוריד לחץ מוסמך. שריפה גדולה ליד הכלי תגביר את הטמפרטורה והלחץ שלו. שסתום הבטיחות העליון נועד להפיג לחץ עודף ולמנוע את הרס המיכל עצמו.עם משך ועוצמת האש מספיקים, הלחץ שנוצר מהגז הרותח והמתפשט עלול לעלות על יכולתו של השסתום להסיר את העודפים. אם זה קורה, המיכל החשוף יתר על המידה עלול להיקרע בצורה אלימה, לפלוט חלקים במהירות גבוהה, בעוד שהמוצרים המשוחררים יכולים גם להתלקח, ולגרום נזק קטסטרופלי לכל דבר בסביבה, כולל מיכלים אחרים.

אנשים יכולים להיחשף לגפ"מ במקום העבודה באמצעות שאיפה, מגע עם עור ומגע עין. המינהל לבטיחות ובריאות בעבודה (OSHA) קבע את הגבול החוקי (מגבלה מותרת לחשיפה) לחשיפה לגפ"מ במקום העבודה על 1,000 ppm (1,800 מ"ג/מ"ק) במשך יום עבודה של 8 שעות. המכון הלאומי לבטיחות ובריאות תעסוקתית (NIOSH) קבע מגבלת חשיפה מומלצת (REL) של 1,000 חלקים למיליון (1,800 מ"ג/מ"ר) במשך יום עבודה של 8 שעות. ברמות של 2000 עמודים לדקה, 10% גבול נפץ תחתון, גז נפט נוזלי נחשב למסוכן ישירות לחיים ולבריאות (רק מסיבות בטיחות הקשורות לסכנת פיצוץ).

למה לנזל גז טבעי?

דלק כחול מופק מבטן האדמה בצורה של תערובת של מתאן, אתאן, פרופאן, בוטאן, הליום, חנקן, מימן גופרתי וגזים נוספים, כמו גם נגזרותיהם השונות.

חלקם משמשים בתעשייה הכימית, וחלקם נשרפים בדוודים או בטורבינות להפקת חום וחשמל. בנוסף, נפח מסוים של המופק משמש כדלק למנוע גז.

חישובים של עובדי גז מראים שאם צריך לספק דלק כחול למרחק של 2,500 ק"מ או יותר, אז לרוב משתלם יותר לעשות זאת בצורה נוזלית מאשר בצנרת.

הסיבה העיקרית להנזלת גז טבעי היא לפשט את הובלתו למרחקים ארוכים. אם הצרכן ובאר ייצור דלק הגז ממוקמים קרוב זה לזה ביבשה, אז קל ורווחי יותר להניח צינור ביניהם. אבל במקרים מסוימים, בניית כביש מהיר מתגלה כיקרה ובעייתית מדי בגלל ניואנסים גיאוגרפיים. לכן, הם פונים לטכנולוגיות שונות לייצור LNG או גפ"מ בצורה נוזלית.

כלכלה ובטיחות תחבורה

לאחר הנזלת הגז הוא כבר בצורת נוזל הנשאב למיכלים מיוחדים להובלה בים, בנחל, בכביש ו/או ברכבת. יחד עם זאת, מבחינה טכנולוגית, נזילות היא תהליך יקר למדי מבחינה אנרגטית.

במפעלים שונים, זה לוקח עד 25% מנפח הדלק המקורי. כלומר, כדי להפיק את האנרגיה הנדרשת על ידי הטכנולוגיה, יש לשרוף עד 1 טון LNG על כל שלושה טון שלו בצורה מוגמרת. אבל לגז טבעי יש עכשיו ביקוש גדול, הכל משתלם.

בצורה נוזלית, מתאן (פרופאן-בוטאן) תופס פי 500-600 פחות נפח מאשר במצב גזי

כל עוד הגז הטבעי נמצא במצב נוזלי, הוא אינו דליק ואינו נפיץ. רק לאחר אידוי במהלך הגיזור מחדש, תערובת הגז המתקבלת מתאימה לבעירה בדוודים ובכיריים לבישול. לכן, אם נעשה שימוש ב-LNG או גפ"מ כדלק פחמימני, אז יש לגייס אותם מחדש.

שימוש בתחומים שונים

לרוב, המונחים "גז נוזלי" ו"הנזלת גז" מוזכרים בהקשר של שינוע של נושא אנרגיה פחמימני. כלומר, ראשית, דלק כחול מופק, ולאחר מכן הוא מומר לגפ"מ או LNG. יתר על כן, הנוזל המתקבל מועבר ואז שוב מוחזר למצב הגזי עבור יישום מסוים.

גפ"מ (גז נפט נוזלי) הוא 95% או יותר מתערובת פרופאן-בוטאן, ו-LNG (גז טבעי נוזלי) הוא 85-95% מתאן. מדובר בסוגי דלק דומים ובו זמנית שונים בתכלית.

גפ"מ מפרופאן-בוטאן משמש בעיקר כ:

• דלק מנוע גז;
• דלק להזרקה למיכלי גז של מערכות חימום אוטונומיות;
• נוזלים למילוי מציתים ובלוני גז בנפח של 200 מ"ל עד 50 ליטר.

LNG מיוצר בדרך כלל אך ורק להובלה למרחקים ארוכים. אם לאחסון גפ"מ יש מספיק קיבולת שיכולה לעמוד בלחץ של מספר אטמוספרות, אז עבור מתאן נוזלי, נדרשים מיכלים קריוגניים מיוחדים.

ציוד אחסון LNG הינו טכנולוגי ביותר ותופס מקום רב. זה לא משתלם להשתמש בדלק כזה במכוניות נוסעים בגלל העלות הגבוהה של צילינדרים. משאיות LNG בצורה של דגמים ניסיוניים בודדים כבר נוסעות על הכבישים, אך סביר להניח שהדלק ה"נוזלי" הזה לא ימצא יישום רחב בגזרת מכוניות הנוסעים בעתיד הקרוב.

מתאן נוזלי כדלק משמש כיום יותר ויותר בפעולה:

• קטרי דיזל לרכבת;
• כלי ים;
• תחבורה בנהר.

בנוסף לשימוש כמוביל אנרגיה, גפ"מ ו-LNG משמשים גם ישירות בצורה נוזלית במפעלי גז ופטרוכימיה.הם משמשים לייצור פלסטיקים שונים וחומרים אחרים המבוססים על פחמימנים.

תכונות ויכולות של פרופאן נוזלי, בוטאן ומתאן

ההבדל העיקרי בין גפ"מ לסוגי דלק אחרים הוא היכולת לשנות במהירות את מצבו מנוזל לגזי ולהיפך בתנאים חיצוניים מסוימים. תנאים אלו כוללים את טמפרטורת הסביבה, הלחץ הפנימי במיכל ונפח החומר. לדוגמה, בוטאן מתנזל בלחץ של 1.6 MPa אם טמפרטורת האוויר היא 20 ºС. יחד עם זאת, נקודת הרתיחה שלו היא רק -1 ºС, כך שכפור חמור הוא יישאר נוזלי, גם אם שסתום הצילינדר ייפתח.

לפרופאן יש צפיפות אנרגיה גבוהה יותר מאשר בוטאן. נקודת הרתיחה שלו היא -42 ºС, לכן, אפילו בתנאי אקלים קשים, הוא שומר על היכולת ליצור גז במהירות.

נקודת הרתיחה של מתאן נמוכה עוד יותר. הוא עובר למצב נוזלי ב-160 מעלות צלזיוס. LNG כמעט ואינו משמש לתנאים ביתיים, אולם לייבוא ​​או הובלה למרחקים ארוכים, ישנה חשיבות רבה ליכולת של גז טבעי להתנוזל בטמפרטורה ולחץ מסוימים.

הובלה במכלית

לכל גז פחמימן נוזלי יש מקדם התפשטות גבוה. אז, בצילינדר מלא של 50 ליטר מכיל 21 ק"ג של פרופאן-בוטאן נוזלי. כאשר כל ה"נוזל" מתאדה, נוצרים 11 מטר מעוקב של חומר גזי, שהם שוות ערך ל-240 מקאל. לכן, סוג זה של דלק נחשב לאחד היעילים והחסכוניים ביותר עבור מערכות חימום אוטונומיות. אתה יכול לקרוא עוד על זה כאן.

בעת הפעלת גזי פחמימנים, יש לקחת בחשבון את הדיפוזיה האיטית שלהם לאטמוספירה, כמו גם את גבולות הדליקה והפיצוץ הנמוכים שלהם בעת חשיפה לאוויר. לכן, יש לטפל בחומרים כאלה בצורה נכונה, תוך התחשבות בתכונותיהם ובדרישות הבטיחות המיוחדות שלהם.

טבלת נכסים

גז דלק נוזלי - איך הוא טוב יותר מדלקים אחרים

תעשיית השימוש בגפ"מ רחבה למדי, מה שנובע ממאפייניו התרמיים והפיזיים ויתרונותיו התפעוליים בהשוואה לסוגי דלק אחרים.

הוֹבָלָה. הבעיה העיקרית באספקת גז קונבנציונלי להתנחלויות היא הצורך בהנחת צינור גז שאורכו יכול להגיע לכמה אלפי קילומטרים. הובלת פרופאן-בוטן נוזלי אינו מצריך בניית תקשורת מורכבת. לשם כך משתמשים בצילינדרים רגילים או במיכלים אחרים, המועברים בהובלת כביש, רכבת או ימית לכל מרחק. בהתחשב ביעילות האנרגטית הגבוהה של מוצר זה (גליל SPB אחד יכול לבשל ארוחות למשפחה במשך חודש), היתרונות ברורים.

משאבים שהופקו. מטרות השימוש בפחמימנים נוזליים דומות למטרות השימוש בגז ראשי. אלה כוללים: גיזוז מתקנים והתנחלויות פרטיות, ייצור חשמל באמצעות מחוללי גז, הפעלת מנועי רכב, ייצור מוצרי תעשייה כימית.

ערך קלורי גבוה. פרופאן נוזלי, בוטאן ומתאן הופכים מהר מאוד לחומר גזי, ששריפתו משחררת כמות גדולה של חום.עבור בוטאן - 10.8 מק"ל/ק"ג, עבור פרופאן - 10.9 מק"ל/ק"ג, עבור מתאן - 11.9 מק"ל/ק"ג. היעילות של ציוד תרמי הפועל על גפ"מ גבוהה בהרבה מהיעילות של מכשירים המשתמשים בחומרי דלק מוצק כחומרי גלם.

קלות התאמה. ניתן לווסת את אספקת חומרי הגלם לצרכן הן במצב ידני והן במצב אוטומטי. לשם כך, יש מגוון שלם של מכשירים האחראים על ויסות ובטיחות הפעולה של גז נוזלי.

אוקטן גבוה. ל-SPB דירוג אוקטן של 120, מה שהופך אותו לחומר הזנה יעיל יותר למנועי בעירה פנימית מאשר בנזין. כאשר משתמשים בפרופאן-בוטאן כדלק מנוע, תקופת השיפוץ של המנוע גדלה וצריכת חומרי הסיכה מצטמצמת.

הפחתת עלות הגיזוז של התנחלויות. לעתים קרובות מאוד, גפ"מ משמש כדי לחסל את עומס השיא על מערכות חלוקת הגז העיקריות. יתרה מכך, משתלם יותר להתקין מערכת גיזוז אוטונומית ליישוב מרוחק מאשר למשוך רשת של צינורות. בהשוואה להנחת גז רשת, השקעות הון ספציפיות מופחתות פי 2-3. אגב, מידע נוסף ניתן למצוא כאן, במדור על גיזוז אוטונומי של מתקנים פרטיים.

קירור גז

בהפעלת מתקנים, ניתן להשתמש במערכות קירור גז בעקרונות שונים. ביישום תעשייתי, קיימות שלוש שיטות עיקריות להנזלה:

• מפל - גז עובר ברצף דרך סדרה של מחליפי חום המחוברים למערכות קירור עם נקודות רתיחה שונות של נוזל הקירור. כתוצאה מכך, הגז מתעבה ונכנס למיכל האגירה.
• חומרי קירור מעורבים - הגז נכנס למחליף החום, לשם נכנסת תערובת של חומרי קירור נוזליים בעלי נקודות רתיחה שונות, אשר, ברתיחה, מפחיתות ברצף את טמפרטורת הגז הנכנס.
• הרחבת טורבו - שונה מהשיטות הנ"ל בכך שנעשה שימוש בשיטת הרחבת הגז האדיאבטית. הָהֵן. אם במתקנים קלאסיים אנו מפחיתים את הטמפרטורה עקב רתיחה של נוזל הקירור ומחלפי החום, אז כאן האנרגיה התרמית של הגז מושקעת על פעולת הטורבינה. עבור מתאן נעשה שימוש במתקנים המבוססים על מרחיבים טורבו.

גז אמריקאי

ארה"ב היא לא רק הבית של טכנולוגיית הפקת גז מופחתת, אלא גם היצרנית הגדולה ביותר של LNG מחומר הזנה שלה. לכן, כאשר ממשל דונלד טראמפ הציג את תוכנית האנרגיה השאפתנית - אמריקה תחילה במטרה להפוך את המדינה למעצמת האנרגיה העיקרית בעולם, כל השחקנים בפלטפורמת הגז העולמית צריכים להקשיב לכך.

סוג זה של תפנית פוליטית בארה"ב לא הפתיע במיוחד. העמדה הרפובליקנית של ארה"ב לגבי פחמימנים ברורה ופשוטה. זו אנרגיה זולה.

התחזיות ליצוא LNG מארה"ב מגוונות. התככים הגדולים ביותר בהחלטות "גז" מסחריות מתפתחות במדינות האיחוד האירופי. לפנינו נפרשת תמונה של התחרות החזקה ביותר בין הגז הרוסי "הקלאסי" דרך נורד סטרים 2 לבין LNG מיובא אמריקאי. מדינות רבות באירופה, כולל צרפת וגרמניה, רואות במצב הנוכחי הזדמנות מצוינת לגוון את מקורות הגז באירופה.

באשר לשוק האסייתי, מלחמת הסחר בין ארה"ב לסין הובילה לסירוב מוחלט של מהנדסי כוח סינים מ-LNG אמריקאי מיובא.מהלך זה פותח הזדמנויות עצומות לאספקת גז רוסי דרך צינורות לסין לאורך זמן ובכמויות אדירות.

יתרונות של גז נוזלי

מספר אוקטן

מספר האוקטן של דלק גז גבוה יותר מבנזין, ולכן עמידות הדפיקה של גז נוזלי גדולה אפילו מבנזין האיכותי ביותר. זה מאפשר חסכון גבוה יותר בדלק במנוע עם יחס דחיסה גבוה יותר. מספר האוקטן הממוצע של גז נוזלי - 105 - אינו בר השגה עבור כל מותג בנזין. יחד עם זאת, קצב הבעירה של גז נמוך במעט מזה של בנזין. זה מפחית את העומס על דפנות הצילינדר, קבוצת הבוכנה וגל הארכובה, ומאפשר למנוע לפעול בצורה חלקה ושקטה.

ריכוך

הגז מתערבב בקלות עם אוויר וממלא את הצילינדרים בתערובת הומוגנית בצורה אחידה יותר, כך שהמנוע פועל חלק ושקט יותר. תערובת הגז נשרפת לחלוטין, כך שאין משקעי פחמן על בוכנות, שסתומים ומצתים. דלק גז אינו שוטף את שכבת השמן מדפנות הצילינדר, וכן אינו מתערבב עם השמן בתא הארכובה, ובכך אינו פוגע בתכונות הסיכה של השמן. כתוצאה מכך, הצילינדרים והבוכנות נשחקים פחות.

לחץ מיכל

גפ"מ שונה מדלקים אחרים לרכב על ידי נוכחות של שלב אדים מעל פני השטח של השלב הנוזלי. בתהליך מילוי הגליל, המנות הראשונות של הגז הנוזלי מתאדות במהירות וממלאות את כל נפחו. הלחץ בצילינדר תלוי בלחץ האדים הרווי, אשר בתורו תלוי בטמפרטורת הפאזה הנוזלית ובאחוז הפרופאן והבוטאן שבו. לחץ אדים רווי מאפיין את התנודתיות של ה-HOS.התנודתיות של פרופאן גבוהה מזו של בוטאן, ולכן הלחץ שלו בטמפרטורות נמוכות גבוה בהרבה.

פְּלִיטָה

בעת שריפה משתחררים פחות תחמוצות פחמן וחנקן ופחמימנים לא שרופים מאשר בנזין או סולר, ללא שחרור פחמימנים ארומטיים או דו תחמוצת הגופרית.

זיהומים

דלק גז איכותי אינו מכיל זיהומים כימיים כגון גופרית, עופרת, אלקליות, אשר משפרות את התכונות הקורוזביות של הדלק והורסות חלקים של תא הבעירה, מערכת הזרקה, בדיקה למבדה (חיישן הקובע את כמות החמצן בדלק תערובת), גזי פליטה של ​​ממיר קטליטי.

תהליך ייצור

חומר הזנה לייצור הוא גז טבעי וקירור.

ישנן שתי טכנולוגיות לייצור LNG:

• מחזור פתוח;
• מחזור התפשטות חנקן.

טכנולוגיית מחזור פתוח משתמשת בלחץ גז כדי לייצר את האנרגיה הדרושה לקירור. מתאן העובר דרך הטורבינות מקורר ומתרחב, התפוקה היא נוזל. זוהי שיטה פשוטה, אך יש לה חיסרון משמעותי אחד - רק 15% מהמתאן נוזלי, והשאר, לא מקבל מספיק לחץ, עוזב את המערכת.

טכנולוגיות לייצור LNG

אם יש צרכני גז ישירים ליד המפעל, ניתן להשתמש בטכנולוגיה זו בבטחה, מכיוון שהיא פחות יקרה - הכמות המינימלית של חשמל מושקעת בתהליך הייצור. התוצאה היא עלות נמוכה יותר של המוצר הסופי. אבל אם אין צרכנים, אז זה לא כדאי מבחינה כלכלית להשתמש בשיטה זו - הפסדים גדולים של חומרי הזנה.

טכנולוגיית ייצור באמצעות חנקן:

• במעגל סגור המכיל טורבינות ומדחסים, חנקן מסתובב כל הזמן;
• לאחר קירור חנקן, הוא נשלח למחליף חום, שבו מתאן מועבר במקביל;
• הגז מקורר ומנוזל;
• חנקן נשלח למדחס ולטורבינה לצורך קירור ומעבר במחזור הבא.

טכנולוגיית הפרדת גז ממברנה

היתרונות של טכנולוגיה זו:

• 100% שימוש בחומרי גלם;
• הקומפקטיות של הציוד ופשטות פעולתו;
• אמינות ובטיחות גבוהים.

יש רק חיסרון אחד - צריכת חשמל גבוהה (עד 0.5 קילוואט לשעה נצרכת עבור כל 1 ננומטר לשעה של מוצרים מוגמרים), מה שמגדיל משמעותית את העלות.

דיאגרמת פריסת מפעל חנקן

טיהור גז והנזלה

למעשה, הנזלת גז טבעי היא תהליך של טיהור וקירור. רק הטמפרטורה הנדרשת היא מינוס 161 מעלות צלזיוס.

כדי להשיג סדר טמפרטורות זה, נעשה שימוש באפקט ג'ול תומפסון (שינוי בטמפרטורת הגז במהלך מצערת אדיאבטית - זרימת גז איטית בפעולה של ירידת לחץ קבועה דרך המצערת). בעזרתו, טמפרטורת הגז המטוהר יורדת לערך שבו מתעבה מתאן. (הערה דורשת הבהרה)

למפעל ההנזלה חייבים להיות קווי טיפול והשבתה נפרדים בקירור. יתרה מכך, חלקים בודדים של גז המגיעים מהשדה (פרופאן, אתאן, מתאן) יכולים לשמש כחומר קירור בשלבים שונים של קירור.

דבוטניזציה היא חלק מתהליך הזיקוק של חומרי גלם לשברים, במהלכו מופרדים שברים שטמפרטורת העיבוי שלהם גבוהה יותר, המאפשר לטהר את המוצר הסופי מזיהומים לא רצויים.כל מוצר עיבוי נשמר כתוצר לוואי בעל ערך לייצוא.

למוצר הסופי מתווסף גם קונדנסט מייצבים, המפחיתים את לחץ האדים של דלק הקונדנסט, מה שהופך אותו לנוח יותר לאחסון ולהובלה. הם גם מאפשרים להפוך את תהליך המעבר של מתאן ממצב נוזלי בחזרה לגז (גיזה מחדש) לניהול וזול יותר עבור משתמש הקצה.

איך להשיג

LNG מופק מגז טבעי על ידי דחיסה ואחריה קירור. כאשר הוא נוזלי, נפח הגז הטבעי מצטמצם בכ-600 פעמים. תהליך ההנזלה מתנהל בשלבים, שבכל אחד מהם נדחס הגז ב-5-12 פעמים, לאחר מכן הוא מקורר ומועבר לשלב הבא. ההנזלה בפועל מתרחשת במהלך הקירור לאחר השלב האחרון של הדחיסה. תהליך ההנזלה דורש אפוא הוצאה משמעותית של אנרגיה[מקור לא צוין 715 ימים] מ-8 עד 10% מכמותו הכלולה בגז נוזלי.

בתהליך ההנזלה נעשה שימוש בסוגים שונים של מתקנים - מצערת, טורבו-מרחיב, טורבינה-מערבולת וכו'.

בניית מפעל LNG

בדרך כלל, מפעל LNG מורכב מ:

• מפעלי טיפול מוקדם והנזלה בגז;
• קווי ייצור LNG;
• מיכלי אחסון;
• ציוד טעינת מיכליות;
• שירותים נוספים לספק למפעל חשמל ומים לקירור.

טכנולוגיית נזילות

תהליכי הנזלה של מפעלי LNG גדולים:

• AP-C3MRTM - Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
• AP-X - Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
• #AP-SMR (קירור אחד מעורב) - Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
• Cascade-ConocoPhillips
• MFC (מפל נוזלים מעורב) - Linde
• PRICO (SMR) - Black & Veatch
• DMR (קירור כפול מעורב)
• Liquefin-Air Liquide

LNG והשקעות

עוצמת מתכת גבוהה, מורכבות התהליך הטכנולוגי, הצורך בהשקעות הון רציניות, וכן משך כל התהליכים הקשורים ליצירת מתקני תשתית מסוג זה: הצדקת השקעות, הליכי מכרזים, משיכת כספים ומשקיעים מלווים, תכנון ובנייה, הקשורים בדרך כלל לקשיים לוגיסטיים חמורים, - יוצרים מכשולים לגידול הייצור בתחום זה.

במקרים מסוימים, מפעלי נזילות ניידים עשויים להיות אופציה טובה. עם זאת, ביצועי השיא שלהם צנועים מאוד, וצריכת האנרגיה ליחידת גז גבוהה מזו של פתרונות נייחים. בנוסף, ההרכב הכימי של הגז עצמו יכול להפוך למכשול בלתי עביר.

כדי להפחית סיכונים ולהבטיח החזר על ההשקעה, מפותחות תוכניות להפעלת מפעלים ל-20 שנה מראש. וההחלטה לפתח שדה תלויה לרוב בשאלה אם אזור נתון מסוגל לספק גז לתקופה ארוכה.

מפעלים מפותחים עבור אתר ספציפי ותנאים טכניים, אשר נקבעים במידה רבה על ידי הרכב חומר הזנה של הגז הנכנס. הצמח עצמו מאורגן על פי העיקרון של קופסה שחורה. בהזנת חומרי גלם, בתפוקה של מוצרים, מה שמצריך השתתפות מינימלית של כוח אדם בתהליך.

הרכב ציוד האתר, כמותו, קיבולתו, רצף ההליכים הנדרשים להכנת תערובת הגז להנזלה מפותחים עבור כל מפעל ספציפי בהתאם לדרישות הלקוח וצרכני המוצרים.