ก๊าซเหลวได้อย่างไรและทำไม: เทคโนโลยีการผลิตและขอบเขตการใช้ก๊าซเหลว

บทนำ

ปัจจุบันในบ้านหม้อไอน้ำซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างพื้นฐานขององค์กรการขนส่งทางรถไฟ ในกรณีส่วนใหญ่ ถ่านหินและน้ำมันเชื้อเพลิงเป็นแหล่งพลังงาน และเชื้อเพลิงดีเซลเป็นตัวสำรอง ตัวอย่างเช่น การวิเคราะห์สิ่งอำนวยความสะดวกในการจ่ายความร้อนของ Oktyabrskaya Railway ซึ่งเป็นสาขาของ Russian Railways พบว่าโรงต้มน้ำใช้น้ำมันเชื้อเพลิงเป็นส่วนใหญ่ และมีเพียงบางส่วนเท่านั้นที่ใช้ก๊าซธรรมชาติ

ข้อดีของหม้อต้มน้ำมันเชื้อเพลิงรวมถึงความเป็นอิสระโดยสมบูรณ์ (ความเป็นไปได้ในการใช้สิ่งอำนวยความสะดวกที่ห่างไกลจากแหล่งก๊าซหลัก) และต้นทุนต่ำของส่วนประกอบเชื้อเพลิง (เมื่อเทียบกับถ่านหินดีเซลและหม้อไอน้ำไฟฟ้า) ข้อเสียคือต้องจัดระเบียบ สิ่งอำนวยความสะดวกในการจัดเก็บ จัดหาน้ำมันเชื้อเพลิง ควบคุมคุณภาพน้ำมันเชื้อเพลิง ปัญหามลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม เมื่อส่งเชื้อเพลิงในปริมาณมาก จำเป็นต้องจัดระบบการขนถ่าย (การให้ความร้อนและการระบายน้ำมันเชื้อเพลิง) และถนนทางเข้า ความจำเป็นในการจัดเก็บความร้อนและท่อน้ำมันเชื้อเพลิงสำหรับการขนส่งเชื้อเพลิงไปยังหม้อไอน้ำ และค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมสำหรับการทำความสะอาดเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และกรองน้ำมันเชื้อเพลิง

ในการเชื่อมต่อกับการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของค่าธรรมเนียมที่คาดหวังสำหรับการปล่อยก๊าซที่เป็นอันตรายสู่ชั้นบรรยากาศ ผู้อำนวยการกลางด้านการจ่ายความร้อนและน้ำของการรถไฟรัสเซียจึงตัดสินใจลดการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงในหม้อไอน้ำสำหรับรถไฟ ในภูมิภาค Murmansk ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเส้นทางรถไฟ Oktyabrskaya ผ่าน มีการนำเสนอโครงการเพื่อลดการพึ่งพาน้ำมันเชื้อเพลิงของโรงต้มน้ำในเมืองและเขต รวมถึงทางเลือกในการเปลี่ยนไปใช้ก๊าซธรรมชาติเหลว (LNG) มีการวางแผนที่จะสร้างโรงงาน LNG ใน Karelia และโครงสร้างพื้นฐานด้านก๊าซในเขตรัฐบาลกลางทางตะวันตกเฉียงเหนือ

การย้ายออกจากน้ำมันเชื้อเพลิงจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของโรงต้มน้ำในภูมิภาค Murmansk ได้ถึง 40%

LNG คือเชื้อเพลิงแห่งศตวรรษที่ 21

ในอนาคตอันใกล้ รัสเซียอาจกลายเป็นหนึ่งในผู้ผลิตและซัพพลายเออร์ชั้นนำในตลาดโลกของก๊าซธรรมชาติเหลว ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงทางเลือกที่ค่อนข้างใหม่สำหรับประเทศของเราจากก๊าซธรรมชาติทั้งหมดที่ผลิตในโลก มากกว่า 26% ถูกทำให้เป็นของเหลวและขนส่งในรูปของเหลวในเรือบรรทุกน้ำมันพิเศษจากประเทศที่ผลิตไปจนถึงประเทศที่บริโภคก๊าซ

ก๊าซธรรมชาติเหลวมีข้อได้เปรียบเหนือตัวพาพลังงานอื่นๆ พวกเขาสามารถให้การตั้งถิ่นฐานที่ไม่ใช่ก๊าซในเวลาอันสั้น นอกจากนี้ ก๊าซธรรมชาติเหลวยังเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและปลอดภัยที่สุดสำหรับเชื้อเพลิงที่ใช้แล้วทิ้งจำนวนมาก และสิ่งนี้จะเปิดโอกาสในวงกว้างสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมและการขนส่ง ทุกวันนี้ หลายทางเลือกกำลังได้รับการพิจารณาสำหรับการก่อสร้างโรงผลิตก๊าซธรรมชาติเหลวในรัสเซียและท่าเทียบเรือสำหรับการขนส่งเพื่อการส่งออก ซึ่งหนึ่งในนั้นควรจะนำไปใช้ในท่าเรือ Primorsk ภูมิภาคเลนินกราด

ก๊าซธรรมชาติเหลวเป็นเชื้อเพลิงทางเลือกมีข้อดีหลายประการ ประการแรกการทำให้เป็นของเหลวของก๊าซธรรมชาติจะเพิ่มความหนาแน่นขึ้น 600 เท่า ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและความสะดวกในการจัดเก็บและขนส่ง ประการที่สอง LNG ไม่เป็นพิษและไม่กัดกร่อนโลหะ เป็นของเหลวแช่แข็งที่เก็บไว้ภายใต้แรงดันเกินเล็กน้อยที่อุณหภูมิประมาณ 112 K (-161 °C) ในภาชนะที่มีฉนวนกันความร้อน ประการที่สาม เบากว่าอากาศ และในกรณีที่มีการรั่วไหลโดยไม่ได้ตั้งใจ มันจะระเหยอย่างรวดเร็ว ซึ่งแตกต่างจากโพรเพนหนักซึ่งสะสมในความกดอากาศตามธรรมชาติและทางเทียม และสร้างอันตรายจากการระเบิด ประการที่สี่ทำให้สามารถทำให้เกิดแก๊สในวัตถุที่อยู่ห่างไกลจากท่อหลัก LNG ในปัจจุบันมีราคาถูกกว่าเชื้อเพลิงปิโตรเลียมใดๆ รวมทั้งดีเซล แต่ให้พลังงานมากกว่านั้นในแง่ของแคลอรีหม้อไอน้ำที่ใช้ก๊าซธรรมชาติเหลวมีประสิทธิภาพสูงกว่าถึง 94% ไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงในการอุ่นในฤดูหนาว (เช่น น้ำมันเชื้อเพลิงและโพรเพน-บิวเทน) จุดเดือดต่ำรับประกันการระเหยของ LNG อย่างสมบูรณ์ที่อุณหภูมิแวดล้อมต่ำสุด

อนาคตของไฮโดรเจนเหลว

นอกจากการทำให้เป็นของเหลวโดยตรงและการใช้ในรูปแบบนี้แล้ว ก๊าซธรรมชาติยังสามารถหาตัวพาพลังงานอีกชนิดหนึ่งได้ มีเทนคือ CH4 โพรเพนคือ C3H8 และบิวเทนคือ C4H10

ส่วนประกอบไฮโดรเจนมีอยู่ในเชื้อเพลิงฟอสซิลเหล่านี้ คุณเพียงแค่ต้องแยกมันออก

ข้อได้เปรียบหลักของไฮโดรเจนคือความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและการกระจายในธรรมชาติอย่างกว้างๆ อย่างไรก็ตาม ราคาที่สูงของการทำให้เป็นของเหลวและการสูญเสียเนื่องจากการระเหยอย่างต่อเนื่องทำให้ข้อดีเหล่านี้ไม่ได้ผล

ในการถ่ายโอนไฮโดรเจนจากสถานะก๊าซไปเป็นของเหลว ต้องทำให้เย็นลงถึง -253 ° C ด้วยเหตุนี้จึงใช้ระบบทำความเย็นแบบหลายขั้นตอนและหน่วย "บีบอัด/ขยาย" จนถึงตอนนี้ เทคโนโลยีดังกล่าวมีราคาแพงเกินไป แต่กำลังดำเนินการเพื่อลดต้นทุน

นอกจากนี้เรายังแนะนำให้อ่านบทความอื่น ๆ ของเราซึ่งเราได้อธิบายโดยละเอียดว่าต้องทำอย่างไร เครื่องกำเนิดไฮโดรเจนสำหรับ บ้านด้วยมือของคุณเอง รายละเอียดเพิ่มเติม - ไปเลย

นอกจากนี้ ไฮโดรเจนเหลวไม่เหมือนกับ LPG และ LNG ที่ระเบิดได้ง่ายกว่ามาก การรั่วไหลน้อยที่สุดเมื่อรวมกับออกซิเจนทำให้เกิดส่วนผสมของก๊าซและอากาศ ซึ่งจะจุดไฟจากประกายไฟเพียงเล็กน้อย และการจัดเก็บไฮโดรเจนเหลวทำได้เฉพาะในภาชนะแช่แข็งพิเศษเท่านั้น ยังมีข้อเสียของเชื้อเพลิงไฮโดรเจนมากเกินไป

ความเสี่ยงจากไฟไหม้/การระเบิดและการบรรเทาสาธารณภัย

ภาชนะแก๊สทรงกลมที่ใช้กันทั่วไปในโรงกลั่น

ในโรงกลั่นหรือโรงงานก๊าซ LPG ต้องเก็บไว้ในถังแรงดัน ภาชนะเหล่านี้เป็นทรงกระบอก แนวนอน หรือทรงกลม โดยปกติเรือเหล่านี้ได้รับการออกแบบและผลิตตามกฎเกณฑ์บางประการ ในสหรัฐอเมริกา รหัสนี้อยู่ภายใต้การควบคุมของ American Society of Mechanical Engineers (ASME)

ภาชนะบรรจุก๊าซหุงต้มมีวาล์วนิรภัยเพื่อให้เมื่อสัมผัสกับแหล่งความร้อนภายนอก จะปล่อยก๊าซ LPG ออกสู่บรรยากาศหรือกองเปลวไฟ

หากถังสัมผัสกับไฟที่มีระยะเวลาและความรุนแรงเพียงพอ ก็อาจเกิดการระเบิดของไอของเหลวเดือด (BLEVE) เรื่องนี้มักเป็นปัญหาสำหรับโรงกลั่นขนาดใหญ่และโรงงานปิโตรเคมีที่ใช้ภาชนะขนาดใหญ่มาก ตามกฎแล้ว แท็งก์ได้รับการออกแบบในลักษณะที่ผลิตภัณฑ์จะออกเร็วกว่าแรงดันที่สามารถเข้าถึงระดับอันตรายได้

วิธีหนึ่งในการป้องกันที่ใช้ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมคือการติดตั้งภาชนะดังกล่าวด้วยมาตรการที่ให้ระดับการทนไฟ ภาชนะบรรจุแอลพีจีทรงกลมขนาดใหญ่สามารถมีผนังเหล็กหนาได้ถึง 15 ซม. มีวาล์วระบายแรงดันที่ผ่านการรับรอง ไฟไหม้ขนาดใหญ่ใกล้เรือจะเพิ่มอุณหภูมิและความดัน วาล์วนิรภัยด้านบนออกแบบมาเพื่อบรรเทาแรงดันส่วนเกินและป้องกันการทำลายตัวภาชนะด้วยระยะเวลาและความรุนแรงที่เพียงพอของไฟ แรงดันที่เกิดจากก๊าซที่เดือดและขยายตัวอาจเกินความสามารถของวาล์วในการขจัดส่วนเกิน หากสิ่งนี้เกิดขึ้น ภาชนะที่เปิดรับแสงมากเกินไปอาจแตกออกอย่างรุนแรง ส่งผลให้ชิ้นส่วนหลุดออกมาด้วยความเร็วสูง ในขณะที่ผลิตภัณฑ์ที่ปล่อยออกมาก็สามารถจุดไฟได้เช่นกัน ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรงต่อทุกสิ่งในบริเวณใกล้เคียง รวมถึงภาชนะอื่นๆ

ผู้คนสามารถสัมผัสก๊าซแอลพีจีในที่ทำงานได้ทางการหายใจ การสัมผัสทางผิวหนัง และการสัมผัสทางตา สำนักงานบริหารความปลอดภัยและอาชีวอนามัย (OSHA) ได้กำหนดขีดจำกัดทางกฎหมาย (Permissible Exposure Limit) สำหรับการสัมผัสก๊าซแอลพีจีในที่ทำงานที่ 1,000 ppm (1,800 มก./ม. 3) ในวันทำการ 8 ชั่วโมง สถาบันแห่งชาติเพื่อความปลอดภัยและอาชีวอนามัย (NIOSH) ได้กำหนดขีดจำกัดการสัมผัส (REL) ไว้ที่ 1,000 ส่วนต่อล้าน (1,800 มก./ม. 3) ในการทำงาน 8 ชั่วโมงต่อวัน ที่ระดับ 2000 ppm 10% ขีด จำกัด การระเบิดล่าง, ก๊าซปิโตรเลียมเหลวถือว่าเป็นอันตรายต่อชีวิตและสุขภาพโดยตรง (ด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องกับความเสี่ยงต่อการระเบิดเท่านั้น)

ทำไมก๊าซธรรมชาติเหลว?

เชื้อเพลิงสีน้ำเงินถูกสกัดจากบาดาลของโลกในรูปแบบของส่วนผสมของมีเทน อีเทน โพรเพน บิวเทน ฮีเลียม ไนโตรเจน ไฮโดรเจนซัลไฟด์และก๊าซอื่น ๆ รวมถึงอนุพันธ์ต่างๆ

บางส่วนใช้ในอุตสาหกรรมเคมี และบางส่วนถูกเผาในหม้อไอน้ำหรือกังหันเพื่อสร้างความร้อนและไฟฟ้า นอกจากนี้ปริมาณที่สกัดออกมาบางส่วนยังใช้เป็นเชื้อเพลิงเครื่องยนต์แก๊ส

การคำนวณโดยคนงานก๊าซแสดงให้เห็นว่าหากจำเป็นต้องส่งเชื้อเพลิงสีน้ำเงินในระยะทาง 2,500 กม. หรือมากกว่านั้นมักจะให้ผลกำไรมากกว่าที่จะทำในรูปแบบเหลวมากกว่าทางท่อ

สาเหตุหลักที่ทำให้ก๊าซธรรมชาติเหลวคือทำให้การขนส่งในระยะทางไกลง่ายขึ้น หากผู้บริโภคและหลุมผลิตเชื้อเพลิงก๊าซอยู่ใกล้กันบนบก การวางท่อระหว่างกันจะง่ายกว่าและทำกำไรได้มากกว่า แต่ในบางกรณี การสร้างทางหลวงอาจมีราคาแพงเกินไปและมีปัญหาเนื่องจากความแตกต่างทางภูมิศาสตร์ ดังนั้นจึงหันไปใช้เทคโนโลยีต่างๆ เพื่อผลิต LNG หรือ LPG ในรูปของเหลว

เศรษฐศาสตร์และความปลอดภัยของการขนส่ง

หลังจากที่ก๊าซถูกทำให้เป็นของเหลวแล้ว จะเป็นของเหลวที่สูบเข้าไปในภาชนะพิเศษสำหรับการขนส่งทางทะเล แม่น้ำ ถนน และ/หรือทางรถไฟ ในเวลาเดียวกัน ในทางเทคโนโลยี การทำให้เป็นของเหลวเป็นกระบวนการที่ค่อนข้างมีค่าใช้จ่ายสูงจากมุมมองของพลังงาน

สำหรับโรงงานต่างๆ การดำเนินการนี้ใช้ปริมาณเชื้อเพลิงเดิมสูงสุดถึง 25% กล่าวคือ ในการผลิตพลังงานที่เทคโนโลยีต้องการนั้น เราจะต้องเผาผลาญ LNG ได้มากถึง 1 ตันต่อทุกๆ สามตันในรูปแบบสำเร็จรูป แต่ตอนนี้ก๊าซธรรมชาติเป็นที่ต้องการอย่างมาก

ในรูปของเหลว มีเทน (โพรเพน-บิวเทน) มีปริมาตรน้อยกว่าในสถานะก๊าซ 500–600 เท่า

ตราบใดที่ก๊าซธรรมชาติอยู่ในสถานะของเหลว ก็จะไม่ติดไฟและไม่ระเบิด หลังจากการระเหยในระหว่างการเปลี่ยนสภาพเป็นแก๊สเท่านั้น ส่วนผสมของก๊าซที่ได้จึงเหมาะสำหรับการเผาไหม้ในหม้อไอน้ำและเตาปรุงอาหาร ดังนั้นหากใช้ LNG หรือ LPG เป็นเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน จะต้องถูกทำให้เป็นแก๊สอีกครั้ง

ใช้ในด้านต่างๆ

ส่วนใหญ่มักจะกล่าวถึงคำว่า "ก๊าซเหลว" และ "ก๊าซเหลว" ในบริบทของการขนส่งตัวพาพลังงานไฮโดรคาร์บอน นั่นคือ ขั้นแรก เชื้อเพลิงสีน้ำเงินจะถูกสกัด จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็น LPG หรือ LNG นอกจากนี้ ของเหลวที่เป็นผลลัพธ์จะถูกขนส่งและจากนั้นกลับสู่สถานะก๊าซอีกครั้งสำหรับการใช้งานเฉพาะ

LPG (ก๊าซปิโตรเลียมเหลว) เป็นส่วนผสมของโพรเพน-บิวเทน 95% ขึ้นไป และ LNG (ก๊าซธรรมชาติเหลว) มีเทน 85–95% เหล่านี้มีความคล้ายคลึงกันและในเวลาเดียวกันก็มีความแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงของเชื้อเพลิง

ก๊าซหุงต้มจากโพรเพนบิวเทนส่วนใหญ่จะใช้เป็น:

• เชื้อเพลิงเครื่องยนต์แก๊ส
• เชื้อเพลิงสำหรับฉีดเข้าถังแก๊สของระบบทำความร้อนอัตโนมัติ
• ของเหลวสำหรับเติมไฟแช็คและถังแก๊สที่มีความจุ 200 มล. ถึง 50 ลิตร

โดยปกติแล้ว LNG จะผลิตขึ้นสำหรับการขนส่งทางไกลโดยเฉพาะ ถ้าสำหรับการจัดเก็บก๊าซหุงต้มมีความจุเพียงพอที่สามารถรับแรงดันได้หลายบรรยากาศ ดังนั้นสำหรับก๊าซมีเทนเหลว จำเป็นต้องใช้ถังเก็บความเย็นแบบพิเศษ

อุปกรณ์จัดเก็บ LNG เป็นเทคโนโลยีขั้นสูงและใช้พื้นที่มาก การใช้เชื้อเพลิงดังกล่าวในรถยนต์นั่งส่วนบุคคลนั้นไม่เป็นประโยชน์เนื่องจากราคากระบอกสูบมีราคาสูง รถบรรทุก LNG ในรูปแบบของรุ่นทดลองเดี่ยวได้ขับขี่บนท้องถนนแล้ว แต่เชื้อเพลิง "ของเหลว" นี้ไม่น่าจะนำไปใช้งานในวงกว้างในส่วนของรถยนต์นั่งได้ในอนาคตอันใกล้นี้

ก๊าซมีเทนเหลวเป็นเชื้อเพลิงมีการใช้งานเพิ่มมากขึ้น:

• รถไฟหัวรถจักรดีเซล;
• เรือเดินทะเล;
• การขนส่งทางน้ำ

นอกจากจะใช้เป็นตัวพาพลังงานแล้ว LPG และ LNG ยังใช้ในรูปของเหลวโดยตรงในโรงงานก๊าซและปิโตรเคมีอีกด้วยใช้ทำพลาสติกหลายชนิดและวัสดุจากไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ

คุณสมบัติและความสามารถของโพรเพนเหลว บิวเทน และมีเทน

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง LPG และเชื้อเพลิงประเภทอื่นคือความสามารถในการเปลี่ยนสถานะอย่างรวดเร็วจากของเหลวเป็นก๊าซและในทางกลับกันภายใต้สภาวะภายนอกบางอย่าง เงื่อนไขเหล่านี้รวมถึงอุณหภูมิแวดล้อม ความดันภายในถัง และปริมาตรของสาร ตัวอย่างเช่น บิวเทนเหลวที่ความดัน 1.6 MPa หากอุณหภูมิของอากาศอยู่ที่ 20 ºС ในเวลาเดียวกัน จุดเดือดของมันอยู่ที่ -1 ºС ดังนั้นในสภาวะที่มีน้ำค้างแข็งรุนแรง มันจะยังคงเป็นของเหลว แม้ว่าวาล์วกระบอกสูบจะเปิดขึ้น

โพรเพนมีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าบิวเทน จุดเดือดของมันคือ -42 ºС ดังนั้น แม้ในสภาพอากาศที่รุนแรง ก็ยังคงความสามารถในการสร้างก๊าซได้อย่างรวดเร็ว

จุดเดือดของมีเทนยังต่ำกว่าอีกด้วย ผ่านเข้าสู่สถานะของเหลวที่ -160 ºС ในทางปฏิบัติแล้ว LNG ไม่ได้ถูกนำมาใช้ในสภาวะภายในประเทศ อย่างไรก็ตาม สำหรับการนำเข้าหรือการขนส่งในระยะทางไกล ความสามารถของก๊าซธรรมชาติในการทำให้เป็นของเหลวที่อุณหภูมิและความดันที่กำหนดมีความสำคัญอย่างยิ่ง

การขนส่งโดยเรือบรรทุกน้ำมัน

ก๊าซไฮโดรคาร์บอนเหลวใด ๆ มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวสูง ดังนั้นในถังขนาด 50 ลิตรที่เติมแล้วจึงมีโพรเพนบิวเทนเหลว 21 กิโลกรัม เมื่อ "ของเหลว" ระเหยไปหมด จะเกิดสารที่เป็นก๊าซ 11 ลูกบาศก์เมตร ซึ่งเทียบเท่ากับ 240 Mcal ดังนั้นเชื้อเพลิงประเภทนี้จึงถือว่ามีประสิทธิภาพและคุ้มค่าที่สุดสำหรับระบบทำความร้อนอัตโนมัติ คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้ที่นี่

เมื่อใช้งานก๊าซไฮโดรคาร์บอน ต้องคำนึงถึงการแพร่กระจายที่ช้าของก๊าซเหล่านี้สู่ชั้นบรรยากาศ ตลอดจนความสามารถในการติดไฟต่ำและขีดจำกัดการระเบิดเมื่อสัมผัสกับอากาศ ดังนั้นจึงต้องจัดการสารดังกล่าวอย่างถูกต้องโดยคำนึงถึงคุณสมบัติและข้อกำหนดด้านความปลอดภัยพิเศษ

ตารางคุณสมบัติ

ก๊าซปิโตรเลียมเหลว - ดีกว่าเชื้อเพลิงชนิดอื่นอย่างไร

อุตสาหกรรมการใช้แอลพีจีค่อนข้างกว้าง เนื่องจากมีลักษณะทางความร้อนและทางกายภาพ และข้อได้เปรียบในการปฏิบัติงานเมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงประเภทอื่น

การขนส่ง. ปัญหาหลักของการส่งก๊าซธรรมดาสู่การตั้งถิ่นฐานคือความจำเป็นในการวางท่อส่งก๊าซซึ่งมีความยาวถึงหลายพันกิโลเมตร การขนส่งโพรเพนบิวเทนเหลวไม่จำเป็นต้องสร้างการสื่อสารที่ซับซ้อน ด้วยเหตุนี้จึงใช้กระบอกสูบธรรมดาหรือถังอื่น ๆ ซึ่งขนส่งโดยการขนส่งทางถนนทางรถไฟหรือทางทะเลในทุกระยะ เมื่อพิจารณาถึงประสิทธิภาพในการใช้พลังงานสูงของผลิตภัณฑ์นี้ (SPB หนึ่งกระบอกสามารถปรุงอาหารให้กับครอบครัวได้เป็นเวลาหนึ่งเดือน) ประโยชน์ที่ได้รับนั้นชัดเจน

ทรัพยากรที่ผลิต วัตถุประสงค์ของการใช้ไฮโดรคาร์บอนเหลวมีความคล้ายคลึงกับวัตถุประสงค์ของการใช้ก๊าซหลัก เหล่านี้รวมถึง: การทำให้เป็นแก๊สของสิ่งอำนวยความสะดวกและการตั้งถิ่นฐานส่วนตัว, การผลิตไฟฟ้าผ่านเครื่องกำเนิดก๊าซ, การทำงานของเครื่องยนต์ของยานพาหนะ, การผลิตผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมเคมี

ค่าความร้อนสูง โพรเพนเหลว บิวเทน และมีเทนจะเปลี่ยนเป็นสารก๊าซอย่างรวดเร็ว ซึ่งการเผาไหม้จะปล่อยความร้อนออกมาเป็นจำนวนมากสำหรับบิวเทน - 10.8 Mcal/กก. สำหรับโพรเพน - 10.9 Mcal/กก. สำหรับมีเทน - 11.9 Mcal/กก. ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ระบายความร้อนที่ใช้ก๊าซ LPG นั้นสูงกว่าประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่ใช้วัสดุเชื้อเพลิงแข็งเป็นวัตถุดิบอย่างมาก

ง่ายต่อการปรับ การจัดหาวัตถุดิบให้กับผู้บริโภคสามารถควบคุมได้ทั้งในโหมดแมนนวลและอัตโนมัติ ในการทำเช่นนี้ มีอุปกรณ์มากมายที่รับผิดชอบด้านกฎระเบียบและความปลอดภัยของการทำงานของก๊าซเหลว

ออกเทนสูง. SPB มีค่าออกเทนที่ 120 ทำให้เป็นวัตถุดิบที่มีประสิทธิภาพสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในมากกว่าน้ำมันเบนซิน เมื่อใช้โพรเพน-บิวเทนเป็นเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ ระยะเวลาการยกเครื่องเครื่องยนต์จะเพิ่มขึ้นและการสิ้นเปลืองน้ำมันหล่อลื่นจะลดลง

การลดต้นทุนการแปรสภาพเป็นแก๊สของการตั้งถิ่นฐาน บ่อยครั้งที่แอลพีจีใช้เพื่อขจัดภาระสูงสุดในระบบจำหน่ายก๊าซหลัก ยิ่งไปกว่านั้น การติดตั้งระบบการแปรสภาพเป็นแก๊สอัตโนมัติสำหรับการตั้งถิ่นฐานระยะไกลนั้นมีประโยชน์มากกว่าการดึงเครือข่ายท่อส่งก๊าซ การลงทุนเฉพาะเจาะจงลดลง 2-3 เท่าเมื่อเทียบกับการวางเครือข่ายแก๊ส อย่างไรก็ตาม สามารถอ่านข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่นี่ ในส่วนเกี่ยวกับการทำให้เป็นแก๊สอัตโนมัติของสิ่งอำนวยความสะดวกส่วนตัว

ระบายความร้อนด้วยแก๊ส

ในการดำเนินการติดตั้งสามารถใช้ระบบระบายความร้อนด้วยแก๊สที่มีหลักการต่างกันได้ ในการใช้งานทางอุตสาหกรรม มีสามวิธีหลักในการทำให้เป็นของเหลว:

• น้ำตก - ก๊าซตามลำดับผ่านชุดแลกเปลี่ยนความร้อนที่เชื่อมต่อกับระบบทำความเย็นที่มีจุดเดือดต่างกันของสารทำความเย็น ส่งผลให้ก๊าซควบแน่นและเข้าสู่ถังเก็บ
• สารทำความเย็นผสม - ก๊าซเข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งเป็นส่วนผสมของสารทำความเย็นเหลวที่มีจุดเดือดต่างกันซึ่งเดือดจะลดอุณหภูมิของก๊าซที่เข้ามาตามลำดับ
• การขยายตัวของเทอร์โบ - แตกต่างจากวิธีการข้างต้นโดยใช้วิธีการขยายตัวของก๊าซอะเดียแบติก เหล่านั้น. หากในการติดตั้งแบบคลาสสิกเราลดอุณหภูมิเนื่องจากการเดือดของสารทำความเย็นและตัวแลกเปลี่ยนความร้อน พลังงานความร้อนของก๊าซก็ถูกใช้ไปกับการทำงานของกังหัน สำหรับก๊าซมีเทนนั้น มีการใช้การติดตั้งโดยใช้เครื่องขยายเทอร์โบ

สหรัฐอเมริกาแก๊ส

สหรัฐอเมริกาไม่ได้เป็นเพียงบ้านของเทคโนโลยีการผลิตก๊าซลดน้อยลงเท่านั้น แต่ยังเป็นผู้ผลิต LNG รายใหญ่ที่สุดจากวัตถุดิบของตัวเองด้วย ดังนั้น เมื่อฝ่ายบริหารของโดนัลด์ ทรัมป์ เสนอแผนพลังงานอันทะเยอทะยาน - โครงการ America First โดยมีเป้าหมายในการทำให้ประเทศเป็นพลังงานหลักของโลก ผู้เล่นทุกคนบนแพลตฟอร์มก๊าซทั่วโลกควรฟังสิ่งนี้

การเปลี่ยนแปลงทางการเมืองในสหรัฐฯ แบบนี้ไม่น่าแปลกใจเลย จุดยืนของพรรครีพับลิกันของสหรัฐอเมริกาเกี่ยวกับไฮโดรคาร์บอนนั้นชัดเจนและเรียบง่าย นี่คือพลังงานราคาถูก

การคาดการณ์สำหรับการส่งออก LNG ของสหรัฐฯ จะแตกต่างกันไป การวางอุบายที่ใหญ่ที่สุดในการตัดสินใจเรื่อง "ก๊าซ" ทางการค้ากำลังพัฒนาในประเทศในสหภาพยุโรป ก่อนที่เราจะเปิดเผยภาพของการแข่งขันที่รุนแรงที่สุดระหว่างก๊าซ "คลาสสิก" ของรัสเซียผ่าน Nord Stream 2 และ LNG ที่นำเข้าจากอเมริกา หลายประเทศในยุโรป รวมทั้งฝรั่งเศสและเยอรมนี มองว่าสถานการณ์ปัจจุบันเป็นโอกาสที่ดีในการกระจายแหล่งก๊าซในยุโรป

สำหรับตลาดเอเชีย สงครามการค้าระหว่างสหรัฐอเมริกาและจีนได้นำไปสู่การปฏิเสธอย่างสมบูรณ์ของวิศวกรพลังงานของจีนจากการนำเข้า LNG ของอเมริกาการย้ายครั้งนี้เปิดโอกาสมหาศาลในการจัดหาก๊าซรัสเซียผ่านท่อส่งไปยังจีนเป็นเวลานานและมีปริมาณมาก

ข้อดีของก๊าซเหลว

เลขออกเทน

ค่าออกเทนของน้ำมันก๊าซมีค่ามากกว่าน้ำมันเบนซิน ดังนั้นความต้านทานการน็อคของก๊าซเหลวจึงมากกว่าน้ำมันเบนซินคุณภาพสูงสุดด้วยซ้ำ ช่วยให้ประหยัดเชื้อเพลิงมากขึ้นในเครื่องยนต์ที่มีอัตราส่วนการอัดที่สูงขึ้น ค่าออกเทนเฉลี่ยของก๊าซเหลว - 105 - ไม่สามารถบรรลุได้สำหรับน้ำมันเบนซินทุกยี่ห้อ ในขณะเดียวกัน อัตราการเผาไหม้ของก๊าซก็ต่ำกว่าน้ำมันเบนซินเล็กน้อย ซึ่งจะช่วยลดโหลดบนผนังกระบอกสูบ กลุ่มลูกสูบ และเพลาข้อเหวี่ยง และช่วยให้เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างราบรื่นและเงียบ

การแพร่กระจาย

ก๊าซผสมกับอากาศได้ง่ายและเติมส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันให้เต็มกระบอกสูบมากขึ้น ดังนั้นเครื่องยนต์จึงวิ่งได้นุ่มนวลและเงียบขึ้น ส่วนผสมของแก๊สเผาไหม้จนหมด จึงไม่เกิดการสะสมของคาร์บอนบนลูกสูบ วาล์ว และหัวเทียน เชื้อเพลิงแก๊สไม่ได้ชะล้างฟิล์มน้ำมันออกจากผนังกระบอกสูบ และยังไม่ผสมกับน้ำมันในห้องข้อเหวี่ยง จึงไม่ส่งผลต่อคุณสมบัติการหล่อลื่นของน้ำมัน ส่งผลให้กระบอกสูบและลูกสูบสึกหรอน้อยลง

แรงดันถัง

แอลพีจีแตกต่างจากเชื้อเพลิงยานยนต์อื่นๆ เนื่องจากมีเฟสไออยู่เหนือพื้นผิวของเฟสของเหลว ในกระบวนการเติมกระบอกสูบ ก๊าซเหลวส่วนแรกจะระเหยอย่างรวดเร็วและเติมปริมาตรให้เต็ม ความดันในกระบอกสูบขึ้นอยู่กับความดันไออิ่มตัว ซึ่งจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของเฟสของเหลวและเปอร์เซ็นต์ของโพรเพนและบิวเทนในนั้น ความดันไออิ่มตัวแสดงถึงความผันผวนของ HOSความผันผวนของโพรเพนสูงกว่าบิวเทน ดังนั้น ความดันที่อุณหภูมิต่ำจึงสูงกว่ามาก

ไอเสีย

เมื่อเผาไหม้ คาร์บอนและไนโตรเจนออกไซด์และไฮโดรคาร์บอนที่ยังไม่เผาไหม้จะถูกปล่อยออกมาน้อยกว่าน้ำมันเบนซินหรือดีเซล โดยไม่ปล่อยอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนหรือซัลเฟอร์ไดออกไซด์

สิ่งสกปรก

เชื้อเพลิงก๊าซคุณภาพสูงไม่มีสารเคมีเจือปน เช่น กำมะถัน ตะกั่ว ด่าง ซึ่งเพิ่มคุณสมบัติการกัดกร่อนของเชื้อเพลิงและทำลายส่วนต่าง ๆ ของห้องเผาไหม้ ระบบหัวฉีด หัววัดแลมบ์ดา (เซ็นเซอร์ที่กำหนดปริมาณออกซิเจนในเชื้อเพลิง) สารผสม) ไอเสียของเครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยา

กระบวนการผลิต

วัตถุดิบในการผลิตคือก๊าซธรรมชาติและสารทำความเย็น

มีสองเทคโนโลยีสำหรับการผลิต LNG:

• รอบเปิด;
• วัฏจักรการขยายตัวของไนโตรเจน

เทคโนโลยีวงจรเปิดใช้แรงดันแก๊สเพื่อสร้างพลังงานที่จำเป็นสำหรับการทำความเย็น มีเทนที่ไหลผ่านเทอร์ไบน์จะถูกทำให้เย็นและขยายตัว เอาต์พุตจะเป็นของเหลว นี่เป็นวิธีง่ายๆ แต่มีข้อเสียอย่างหนึ่งที่สำคัญ - มีเธนเพียง 15% เท่านั้นที่ถูกทำให้เป็นของเหลว และที่เหลือ รับแรงกดดันไม่พอ, ออกจากระบบ

เทคโนโลยีการผลิต LNG

หากมีผู้ใช้ก๊าซโดยตรงอยู่ใกล้โรงงาน เทคโนโลยีนี้สามารถใช้ได้อย่างปลอดภัย เนื่องจากมีราคาไม่แพง - ปริมาณไฟฟ้าขั้นต่ำที่ใช้ในกระบวนการผลิต ผลที่ได้คือต้นทุนที่ต่ำกว่าของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย แต่ถ้าไม่มีผู้บริโภคก็ไม่สามารถใช้วิธีนี้ได้ในเชิงเศรษฐกิจ - การสูญเสียวัตถุดิบจำนวนมาก

เทคโนโลยีการผลิตโดยใช้ไนโตรเจน:

• ในวงจรปิดที่มีกังหันและคอมเพรสเซอร์หมุนเวียนไนโตรเจนอย่างต่อเนื่อง
• หลังจากที่ไนโตรเจนถูกทำให้เย็นลง มันจะถูกส่งไปยังเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน โดยที่ก๊าซมีเทนจะถูกส่งแบบขนาน
• ก๊าซถูกทำให้เย็นลงและทำให้เป็นของเหลว
• ไนโตรเจนจะถูกส่งไปยังคอมเพรสเซอร์และเทอร์ไบน์เพื่อระบายความร้อนและผ่านในรอบถัดไป

เทคโนโลยีการแยกก๊าซเมมเบรน

ข้อดีของเทคโนโลยีนี้:

• ใช้วัตถุดิบ 100%
• ความกะทัดรัดของอุปกรณ์และความเรียบง่ายในการใช้งาน
• ความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยสูง

ข้อเสียเปรียบเพียงข้อเดียวคือ ปริมาณการใช้ไฟฟ้าสูง (มากถึง 0.5 kW/h ถูกใช้ในทุก 1 nm3 / h ของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป) ซึ่งเพิ่มต้นทุนอย่างมาก

แผนผังแผนผังโรงงานไนโตรเจน

การทำให้บริสุทธิ์ด้วยแก๊สและการทำให้เป็นของเหลว

โดยพื้นฐานแล้ว การทำให้เหลวของก๊าซธรรมชาติเป็นกระบวนการทำให้บริสุทธิ์และเย็นลง เฉพาะอุณหภูมิที่ต้องการคือลบ 161 องศาเซลเซียส

เพื่อให้บรรลุลำดับของอุณหภูมินี้ จะใช้เอฟเฟกต์ Joule Thompson (การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของแก๊สระหว่างการควบคุมปริมาณอะเดียแบติก - การไหลของก๊าซช้าภายใต้การกระทำของแรงดันคงที่ผ่านคันเร่ง) ด้วยความช่วยเหลือ อุณหภูมิของก๊าซบริสุทธิ์จะลดลงถึงค่าที่ก๊าซมีเทนควบแน่น (หมายเหตุต้องการคำชี้แจง)

โรงงานหลอมเหลวต้องมีระบบบำบัดและฟื้นฟูสารทำความเย็นที่แยกจากกัน นอกจากนี้ เศษส่วนของก๊าซที่มาจากสนาม (โพรเพน อีเทน มีเทน) สามารถทำหน้าที่เป็นสารทำความเย็นในขั้นตอนต่างๆ ของการทำความเย็น

Debutanization เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการกลั่นวัตถุดิบให้เป็นเศษส่วน ในระหว่างนั้นการแยกส่วนซึ่งมีอุณหภูมิการควบแน่นสูงขึ้นจะถูกแยกออก ซึ่งทำให้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายบริสุทธิ์จากสิ่งสกปรกที่ไม่ต้องการได้ผลิตภัณฑ์กลั่นตัวแต่ละชนิดจะถูกเก็บไว้เป็นผลพลอยได้จากการส่งออก

คอนเดนเสทยังถูกเพิ่มเข้าไปในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย Stabilizers ซึ่งช่วยลดแรงดันไอของเชื้อเพลิงคอนเดนเสททำให้สะดวกในการจัดเก็บและขนส่ง พวกเขายังทำให้กระบวนการเปลี่ยนก๊าซมีเทนจากสถานะของเหลวกลับไปเป็นก๊าซ (การแปรสภาพเป็นแก๊ส) นั้นสามารถจัดการได้และราคาไม่แพงสำหรับผู้ใช้ปลายทาง

วิธีการรับ

LNG ผลิตจากก๊าซธรรมชาติโดยการบีบอัดแล้วตามด้วยการทำให้เย็นลง เมื่อทำให้เป็นของเหลว ก๊าซธรรมชาติจะมีปริมาตรลดลงประมาณ 600 เท่า กระบวนการทำให้เป็นของเหลวดำเนินไปเป็นขั้นตอน โดยแต่ละครั้งก๊าซจะถูกบีบอัด 5–12 ครั้ง จากนั้นจะเย็นลงและถ่ายโอนไปยังขั้นตอนถัดไป การทำให้เหลวจริงเกิดขึ้นระหว่างการทำความเย็นหลังจากขั้นตอนสุดท้ายของการบีบอัด กระบวนการทำให้เป็นของเหลวจึงต้องใช้พลังงานจำนวนมาก[ไม่ระบุแหล่งที่มา 715 วัน] จาก 8 ถึง 10% ของปริมาณที่มีอยู่ในก๊าซเหลว

ในกระบวนการทำให้เหลวมีการติดตั้งประเภทต่างๆเช่นเค้น, เทอร์โบเอ็กซ์แพนเดอร์, กังหัน - กระแสน้ำวน ฯลฯ

การก่อสร้างโรงงาน LNG

โดยทั่วไปแล้ว โรงงาน LNG ประกอบด้วย:

• โรงปรับสภาพก๊าซและการทำให้เหลว
• สายการผลิต LNG;
• ถังเก็บ;
• อุปกรณ์บรรทุกน้ำมัน;
• บริการเพิ่มเติมเพื่อให้โรงงานมีไฟฟ้าและน้ำสำหรับระบายความร้อน

เทคโนโลยีเหลว

กระบวนการทำให้เหลวของโรงงาน LNG ขนาดใหญ่:

• AP-C3MRTM - Air Products & Chemicals, Inc. (เอพีซีไอ)
• AP-X - Air Products & Chemicals, Inc. (เอพีซีไอ)
• #AP-SMR (สารทำความเย็นผสมเดี่ยว) - Air Products & Chemicals, Inc. (เอพีซีไอ)
• Cascade-ConocoPhillips
• MFC (น้ำตกไหลผสม) - Linde
• PRICO (SMR) - สีดำ & Veatch
• DMR (สารทำความเย็นผสมคู่)
• ลิควิด-แอร์ ลิควิด

LNG และการลงทุน

ความเข้มของโลหะสูง ความซับซ้อนของกระบวนการทางเทคโนโลยี ความจำเป็นในการลงทุนอย่างจริงจังตลอดจนระยะเวลาของกระบวนการทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกด้านโครงสร้างพื้นฐานประเภทนี้: เหตุผลในการลงทุน ขั้นตอนการประกวดราคา การดึงดูดเงินทุนและนักลงทุนที่ยืมมา การออกแบบและการก่อสร้างซึ่งมักจะเกี่ยวข้องกับปัญหาด้านลอจิสติกส์ที่ร้ายแรง — สร้างอุปสรรคต่อการเติบโตของการผลิตในพื้นที่นี้

ในบางกรณี โรงงานผลิตของเหลวแบบเคลื่อนที่อาจเป็นทางเลือกที่ดี อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพสูงสุดของพวกมันนั้นค่อนข้างเจียมเนื้อเจียมตัว และการใช้พลังงานต่อหน่วยของก๊าซนั้นสูงกว่าของสารละลายที่อยู่กับที่ นอกจากนี้องค์ประกอบทางเคมีของก๊าซเองก็สามารถกลายเป็นอุปสรรคที่ผ่านไม่ได้

เพื่อลดความเสี่ยงและรับประกันผลตอบแทนจากการลงทุน จึงได้มีการจัดทำแผนการดำเนินงานของโรงงานล่วงหน้า 20 ปี และการตัดสินใจพัฒนาพื้นที่นั้นมักจะขึ้นอยู่กับว่าพื้นที่นั้นๆ สามารถจ่ายก๊าซได้เป็นระยะเวลานานหรือไม่

พืชได้รับการพัฒนาสำหรับพื้นที่เฉพาะและเงื่อนไขทางเทคนิค ซึ่งส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยองค์ประกอบของวัตถุดิบก๊าซที่เข้ามา พืชนั้นถูกจัดระเบียบตามหลักการของกล่องดำ ในการป้อนวัตถุดิบ ที่ผลลัพธ์ของผลิตภัณฑ์ ซึ่งต้องการการมีส่วนร่วมของบุคลากรในกระบวนการน้อยที่สุด

องค์ประกอบของอุปกรณ์ไซต์ ปริมาณ ความจุ ลำดับของขั้นตอนที่จำเป็นในการเตรียมส่วนผสมของก๊าซสำหรับการทำให้เหลวได้รับการพัฒนาสำหรับโรงงานแต่ละแห่งโดยเฉพาะตามข้อกำหนดของลูกค้าและผู้บริโภคของผลิตภัณฑ์