Wie und warum wird Gas verflüssigt: Produktionstechnik und Anwendungsbereich von Flüssiggas

Einführung

Derzeit dienen in Kesselhäusern, die Teil der Infrastruktur von Eisenbahnverkehrsunternehmen sind, in den meisten Fällen Kohle und Heizöl als Energiequelle, und Dieselkraftstoff ist ein Backup. So ergab beispielsweise eine Analyse der Wärmeversorgungsanlagen der Oktjabrskaja-Eisenbahn, einer Filiale der Russischen Eisenbahn, dass die Kesselhäuser überwiegend mit Heizöl und nur teilweise mit Erdgas betrieben werden.

Zu den Vorteilen von Heizölkesseln gehören ihre vollständige Autonomie (die Möglichkeit, sie für vom Gasnetz entfernte Anlagen zu verwenden) und die geringen Kosten der Brennstoffkomponente (im Vergleich zu Kohle-, Diesel- und Elektrokesseln), die Nachteile sind die Notwendigkeit der Organisation ein Lager, Sicherstellung der Versorgung mit Heizöl, Kontrolle der Kraftstoffqualität, Probleme der Umweltverschmutzung. Bei der Lieferung von Brennstoff in großen Mengen müssen ein Entladesystem (Erhitzen und Ablassen von Heizöl) und Zufahrtsstraßen, die Notwendigkeit, Lagereinrichtungen und Heizölleitungen für den Transport von Brennstoff zu Kesseln zu heizen, sowie zusätzliche Kosten für die Reinigung von Heizungswärmetauschern organisiert werden und Heizölfilter.

Im Zusammenhang mit dem erwarteten starken Anstieg der Gebühren für schädliche Emissionen in die Atmosphäre hat die Zentraldirektion für Wärme- und Wasserversorgung der Russischen Eisenbahn beschlossen, den Einsatz von Heizöl in Eisenbahnkesseln zu reduzieren. In der Region Murmansk, an der ein Teil der Oktyabrskaya-Eisenbahn vorbeiführt, wird ein Projekt vorgestellt, das darauf abzielt, die Heizölabhängigkeit von städtischen und regionalen Kesselhäusern zu verringern, einschließlich der Möglichkeit, sie auf verflüssigtes Erdgas (LNG) umzustellen. Es ist geplant, eine LNG-Anlage in Karelien und eine Gasinfrastruktur im Nordwestrussland zu bauen.

Die Abkehr vom Heizöl wird die Effizienz der Kesselhäuser in der Region Murmansk um 40 % steigern.

LNG ist der Kraftstoff des 21. Jahrhunderts

In naher Zukunft könnte Russland einer der führenden Produzenten und Lieferanten von verflüssigtem Erdgas, einer relativ neuen Art von alternativem Kraftstoff für unser Land, auf dem Weltmarkt werden.Mehr als 26 % des weltweit produzierten Erdgases werden verflüssigt und in flüssiger Form in speziellen Tankschiffen von den Förderländern in die Länder der Gasverbraucher transportiert.

Verflüssigtes Erdgas hat gegenüber anderen Energieträgern deutliche Vorteile. Sie können in kurzer Zeit an nicht vergaste Siedlungen geliefert werden. Zudem ist verflüssigtes Erdgas der umweltfreundlichste und sicherste Massenkraftstoff, was breite Perspektiven für den Einsatz in Industrie und Verkehr eröffnet. Heute werden mehrere Optionen für den Bau von Erdgasverflüssigungsanlagen in Russland und Terminals für den Export von Erdgas in Betracht gezogen, von denen eine im Hafen von Primorsk in der Region Leningrad realisiert werden soll.

Flüssigerdgas als alternativer Kraftstoff hat eine Reihe von Vorteilen. Erstens erhöht die Verflüssigung von Erdgas seine Dichte um das 600-fache, was die Effizienz und den Komfort von Lagerung und Transport erhöht. Zweitens ist LNG ungiftig und nicht korrosiv gegenüber Metallen, es ist eine kryogene Flüssigkeit, die unter leichtem Überdruck bei einer Temperatur von etwa 112 K (-161 °C) in einem Behälter mit Wärmedämmung gelagert wird. Drittens ist es leichter als Luft und verdunstet im Falle eines versehentlichen Verschüttens schnell, im Gegensatz zu schwerem Propangas, das sich in natürlichen und künstlichen Vertiefungen ansammelt und eine Explosionsgefahr darstellt. Viertens ermöglicht es die Vergasung von Objekten, die sich in beträchtlicher Entfernung von Hauptleitungen befinden. LNG ist heute billiger als jeder Mineralölkraftstoff, einschließlich Diesel, übertrifft sie jedoch in Bezug auf Kalorien.Kessel, die mit verflüssigtem Erdgas betrieben werden, haben einen höheren Wirkungsgrad – bis zu 94 %, benötigen keinen Brennstoffverbrauch zum Vorheizen im Winter (wie Heizöl und Propan-Butan). Der niedrige Siedepunkt garantiert eine vollständige Verdampfung des LNG bei niedrigsten Umgebungstemperaturen.

Perspektiven für verflüssigten Wasserstoff

Neben der direkten Verflüssigung und Nutzung in dieser Form kann aus Erdgas auch ein weiterer Energieträger, Wasserstoff, gewonnen werden. Methan ist CH4, Propan ist C3H8 und Butan ist C4H10.

Die Wasserstoffkomponente ist in all diesen fossilen Brennstoffen vorhanden, Sie müssen sie nur isolieren.

Die Hauptvorteile von Wasserstoff sind Umweltfreundlichkeit und weite Verbreitung in der Natur, jedoch machen der hohe Preis seiner Verflüssigung und Verluste durch ständige Verdunstung diese Vorteile zunichte.

Um Wasserstoff vom gasförmigen in den flüssigen Zustand zu überführen, muss er auf -253 °C gekühlt werden. Dazu werden mehrstufige Kühlsysteme und „Kompressions-/Expansions“-Einheiten verwendet. Bisher sind solche Technologien zu teuer, aber es wird daran gearbeitet, ihre Kosten zu senken.

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Außerdem ist verflüssigter Wasserstoff im Gegensatz zu LPG und LNG viel explosiver. Sein kleinster Austritt in Verbindung mit Sauerstoff ergibt ein Gas-Luft-Gemisch, das sich beim kleinsten Funken entzündet. Und die Speicherung von flüssigem Wasserstoff ist nur in speziellen Kryobehältern möglich. Es gibt noch zu viele Nachteile des Wasserstoffbrennstoffs.

Brand-/Explosionsrisiko und Minderung

Ein kugelförmiger Gasbehälter, der üblicherweise in Raffinerien verwendet wird.

In einer Raffinerie oder Gasanlage muss Flüssiggas in Drucktanks gelagert werden. Diese Behälter sind zylindrisch, liegend oder kugelförmig. Normalerweise werden diese Behälter in Übereinstimmung mit einigen Regeln entworfen und hergestellt. In den Vereinigten Staaten wird dieser Code von der American Society of Mechanical Engineers (ASME) geregelt.

LPG-Behälter haben Sicherheitsventile, damit sie LPG an die Atmosphäre oder den Fackelkamin abgeben, wenn sie externen Wärmequellen ausgesetzt werden.

Wenn ein Tank einem Feuer von ausreichender Dauer und Intensität ausgesetzt ist, kann es zu einer Siedeflüssigkeits-Expansionsdampfexplosion (BLEVE) kommen. Dies ist normalerweise ein Problem für große Raffinerien und petrochemische Anlagen, die sehr große Behälter handhaben. Tanks sind in der Regel so ausgelegt, dass das Produkt schneller austritt, als der Druck ein gefährliches Niveau erreichen kann.

Eines der Schutzmittel, das in industriellen Umgebungen verwendet wird, besteht darin, solche Behälter mit einer Maßnahme auszustatten, die einen gewissen Grad an Feuerbeständigkeit bereitstellt. Kugelförmige LPG-Großbehälter können bis zu 15 cm dicke Stahlwände haben und sind mit einem zertifizierten Überdruckventil ausgestattet. Ein großes Feuer in der Nähe des Behälters erhöht dessen Temperatur und Druck. Das obere Sicherheitsventil soll Überdruck entlasten und die Zerstörung des Behälters selbst verhindern.Bei ausreichender Dauer und Intensität des Feuers kann der durch das siedende und expandierende Gas erzeugte Druck die Fähigkeit des Ventils, den Überschuss zu entfernen, übersteigen. Wenn dies passiert, kann der überbelichtete Behälter heftig platzen und Teile mit hoher Geschwindigkeit herausschleudern, während sich die freigesetzten Produkte ebenfalls entzünden und möglicherweise katastrophale Schäden an allem in der Nähe, einschließlich anderer Behälter, verursachen können.

Menschen können LPG am Arbeitsplatz durch Einatmen, Hautkontakt und Augenkontakt ausgesetzt werden. Die Arbeitsschutzbehörde (OSHA) hat den gesetzlichen Grenzwert (Permissible Exposure Limit) für die LPG-Exposition am Arbeitsplatz auf 1.000 ppm (1.800 mg/m 3 ) über einen 8-Stunden-Arbeitstag festgelegt. Das National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) hat einen empfohlenen Expositionsgrenzwert (REL) von 1.000 Teilen pro Million (1.800 mg/m 3 ) über einen 8-Stunden-Arbeitstag festgelegt. Bei 2000 ppm 10 % Untere Explosionsgrenze, Flüssiggas gilt als unmittelbar lebens- und gesundheitsgefährdend (nur aus Sicherheitsgründen im Zusammenhang mit der Explosionsgefahr).

Warum Erdgas verflüssigen?

Blauer Kraftstoff wird aus den Eingeweiden der Erde in Form einer Mischung aus Methan, Ethan, Propan, Butan, Helium, Stickstoff, Schwefelwasserstoff und anderen Gasen sowie ihren verschiedenen Derivaten gewonnen.

Einige von ihnen werden in der chemischen Industrie verwendet, andere werden in Kesseln oder Turbinen verbrannt, um Wärme und Strom zu erzeugen. Außerdem wird ein gewisses Volumen des geförderten Gases als Treibstoff für Gasmotoren verwendet.

Berechnungen von Gaswerkern zeigen, dass wenn blauer Kraftstoff über eine Entfernung von 2.500 km oder mehr geliefert werden muss, es oft rentabler ist, dies in verflüssigter Form als per Pipeline zu tun

Der Hauptgrund für die Verflüssigung von Erdgas besteht darin, den Transport über große Entfernungen zu vereinfachen. Wenn der Verbraucher und die Gasbrennstoffproduktionsbohrung an Land nicht weit voneinander entfernt sind, ist es einfacher und rentabler, ein Rohr zwischen ihnen zu verlegen. Aber in einigen Fällen erweist sich der Bau einer Autobahn aufgrund geografischer Nuancen als zu teuer und problematisch. Daher greifen sie auf verschiedene Technologien zur Herstellung von LNG oder LPG in flüssiger Form zurück.

Wirtschaftlichkeit und Verkehrssicherheit

Nachdem das Gas verflüssigt ist, liegt es bereits in Form einer Flüssigkeit vor, die in spezielle Behälter für den Transport auf See, Fluss, Straße und/oder Schiene gepumpt wird. Gleichzeitig ist die Verflüssigung aus energetischer Sicht technologisch ein eher kostspieliger Prozess.

Bei verschiedenen Anlagen sind das bis zu 25 % der ursprünglichen Brennstoffmenge. Das heißt, um die von der Technologie benötigte Energie zu erzeugen, muss man bis zu 1 Tonne LNG für jeweils drei Tonnen davon in fertiger Form verbrennen. Aber Erdgas ist jetzt sehr gefragt, alles zahlt sich aus.

In verflüssigter Form nimmt Methan (Propan-Butan) ein 500- bis 600-mal geringeres Volumen ein als in gasförmigem Zustand

Solange Erdgas in flüssigem Zustand ist, ist es nicht brennbar und nicht explosiv. Erst nach Verdampfung bei der Rückvergasung ist das entstehende Gasgemisch für die Verbrennung in Heizkesseln und Kochöfen geeignet. Wenn also LNG oder LPG als Kohlenwasserstoffkraftstoff verwendet werden, müssen sie regasifiziert werden.

Einsatz in verschiedenen Bereichen

Am häufigsten fallen die Begriffe „Flüssiggas“ und „Gasverflüssigung“ im Zusammenhang mit dem Transport eines Kohlenwasserstoff-Energieträgers. Das heißt, zuerst wird blauer Kraftstoff gewonnen und dann in LPG oder LNG umgewandelt. Weiterhin wird die entstehende Flüssigkeit transportiert und dann für eine bestimmte Anwendung wieder in den gasförmigen Zustand zurückversetzt.

LPG (Liquefied Petroleum Gas) besteht zu 95 % oder mehr aus einer Propan-Butan-Mischung und LNG (Liquefied Natural Gas) zu 85–95 % aus Methan. Dies sind ähnliche und gleichzeitig radikal unterschiedliche Kraftstoffarten.

LPG aus Propan-Butan wird hauptsächlich verwendet als:

• Kraftstoff für Gasmotoren;
• Kraftstoff zum Einspritzen in Gastanks autonomer Heizsysteme;
• Flüssigkeiten zum Füllen von Feuerzeugen und Gasflaschen mit einem Fassungsvermögen von 200 ml bis 50 Liter.

LNG wird in der Regel ausschließlich für den Fernverkehr produziert. Wenn für die Lagerung von Flüssiggas genügend Kapazität vorhanden ist, um einem Druck von mehreren Atmosphären standzuhalten, sind für verflüssigtes Methan spezielle Kryotanks erforderlich.

LNG-Speicheranlagen sind hochtechnologisch und nehmen viel Platz ein. Aufgrund der hohen Zylinderkosten ist es nicht rentabel, solchen Kraftstoff in Personenkraftwagen zu verwenden. LNG-Lkw sind in Form von einzelnen Versuchsmodellen bereits auf den Straßen unterwegs, aber im Pkw-Segment dürfte dieser „flüssige“ Kraftstoff in absehbarer Zeit keine breite Anwendung finden.

Verflüssigtes Methan als Brennstoff wird heute zunehmend im Betrieb eingesetzt:

• Eisenbahn-Diesellokomotiven;
• Seeschiffe;
• Flusstransport.

Neben der Verwendung als Energieträger werden LPG und LNG auch direkt in flüssiger Form in Gas- und petrochemischen Anlagen eingesetzt. Sie werden verwendet, um verschiedene Kunststoffe und andere Materialien auf Kohlenwasserstoffbasis herzustellen.

Eigenschaften und Fähigkeiten von verflüssigtem Propan, Butan und Methan

Der Hauptunterschied zwischen Flüssiggas und anderen Kraftstoffarten besteht in der Fähigkeit, seinen Zustand unter bestimmten äußeren Bedingungen schnell von flüssig zu gasförmig und umgekehrt zu ändern. Zu diesen Bedingungen gehören die Umgebungstemperatur, der Innendruck im Tank und das Volumen des Stoffes. Beispielsweise verflüssigt sich Butan bei einem Druck von 1,6 MPa, wenn die Lufttemperatur 20 ° C beträgt. Gleichzeitig beträgt sein Siedepunkt nur -1 ° C, sodass es bei starkem Frost flüssig bleibt, selbst wenn das Flaschenventil geöffnet wird.

Propan hat eine höhere Energiedichte als Butan. Sein Siedepunkt beträgt -42 ° C, daher behält es auch unter rauen klimatischen Bedingungen die Fähigkeit, schnell Gas zu bilden.

Der Siedepunkt von Methan liegt noch niedriger. Es geht bei -160 ° C in einen flüssigen Zustand über. LNG wird für Haushaltsbedingungen praktisch nicht verwendet, aber für den Import oder Transport über große Entfernungen ist die Fähigkeit von Erdgas, sich bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck zu verflüssigen, von großer Bedeutung.

Transport per Tankwagen

Jedes verflüssigte Kohlenwasserstoffgas hat einen hohen Ausdehnungskoeffizienten. In einer gefüllten 50-Liter-Flasche befinden sich also 21 kg flüssiges Propan-Butan. Wenn die gesamte „Flüssigkeit“ verdampft, entstehen 11 Kubikmeter einer gasförmigen Substanz, was 240 Mcal entspricht. Daher gilt diese Art von Brennstoff als einer der effizientesten und kostengünstigsten für autonome Heizsysteme. Hier können Sie mehr darüber lesen.

Beim Betrieb von Kohlenwasserstoffgasen müssen ihre langsame Diffusion in die Atmosphäre sowie ihre geringe Entflammbarkeit und Explosionsgrenzen an der Luft berücksichtigt werden. Daher müssen solche Stoffe unter Berücksichtigung ihrer Eigenschaften und besonderen Sicherheitsanforderungen sachgerecht gehandhabt werden.

Eigenschaftstabelle

Flüssiggas - wie es besser ist als andere Kraftstoffe

Die Industrie der Verwendung von LPG ist ziemlich breit, was auf seine thermischen und physikalischen Eigenschaften und Betriebsvorteile im Vergleich zu anderen Kraftstoffarten zurückzuführen ist.

Transport. Das Hauptproblem bei der Lieferung von konventionellem Gas in Siedlungen ist die Notwendigkeit, eine Gaspipeline zu verlegen, deren Länge mehrere tausend Kilometer erreichen kann. Der Transport von verflüssigtem Propan-Butan erfordert keine komplizierte Kommunikation. Dazu werden gewöhnliche Flaschen oder andere Tanks verwendet, die per Straßen-, Schienen- oder Seetransport über beliebige Entfernungen transportiert werden. Angesichts der hohen Energieeffizienz dieses Produkts (ein SPB-Zylinder kann einen Monat lang Mahlzeiten für die Familie kochen) liegen die Vorteile auf der Hand.

produzierte Ressourcen. Die Zwecke der Verwendung verflüssigter Kohlenwasserstoffe sind ähnlich den Zwecken der Verwendung von Hauptgas. Dazu gehören: Vergasung privater Anlagen und Siedlungen, Stromerzeugung durch Gasgeneratoren, Betrieb von Fahrzeugmotoren, Herstellung von Produkten der chemischen Industrie.

Hoher Heizwert. Flüssiges Propan, Butan und Methan werden sehr schnell in einen gasförmigen Stoff umgewandelt, bei dessen Verbrennung große Wärmemengen freigesetzt werden.Für Butan - 10,8 Mcal/kg, für Propan - 10,9 Mcal/kg, für Methan - 11,9 Mcal/kg. Die Effizienz von thermischen Anlagen, die mit LPG betrieben werden, ist viel höher als die Effizienz von Geräten, die feste Brennstoffe als Rohstoffe verwenden.

Einfache Anpassung. Die Zufuhr von Rohstoffen zum Verbraucher kann sowohl im manuellen als auch im automatischen Modus geregelt werden. Dazu gibt es eine ganze Reihe von Geräten, die für die Regulierung und Sicherheit des Flüssiggasbetriebs verantwortlich sind.

Hohe Oktanzahl. SPB hat eine Oktanzahl von 120 und ist damit ein effizienteres Ausgangsmaterial für Verbrennungsmotoren als Benzin. Bei der Verwendung von Propan-Butan als Kraftstoff erhöht sich die Überholungszeit des Motors und der Verbrauch an Schmiermitteln wird reduziert.

Reduzierung der Kosten für die Vergasung von Siedlungen. Sehr oft wird Flüssiggas verwendet, um die Spitzenlast in den Hauptgasverteilungssystemen zu eliminieren. Darüber hinaus ist es rentabler, ein autonomes Vergasungssystem für eine abgelegene Siedlung zu installieren, als ein Netzwerk von Pipelines zu ziehen. Im Vergleich zur Verlegung von Netzgas werden die spezifischen Kapitalinvestitionen um das 2-3-fache reduziert. Weitere Informationen finden Sie übrigens hier im Abschnitt zur autarken Vergasung von Privatanlagen.

Gaskühlung

Beim Betrieb von Anlagen können Gaskühlsysteme unterschiedlicher Prinzipien zum Einsatz kommen. In der industriellen Umsetzung gibt es drei Hauptmethoden der Verflüssigung:

• Kaskade - Gas strömt nacheinander durch eine Reihe von Wärmetauschern, die an Kühlsysteme mit unterschiedlichen Siedepunkten des Kältemittels angeschlossen sind. Dadurch kondensiert das Gas und gelangt in den Speicher.
• gemischte Kältemittel - Das Gas tritt in den Wärmetauscher ein, dort tritt eine Mischung aus flüssigen Kältemitteln mit unterschiedlichen Siedepunkten ein, die beim Sieden die Temperatur des einströmenden Gases nacheinander senken.
• Turboexpansion - unterscheidet sich von den oben genannten Verfahren dadurch, dass das Verfahren der adiabatischen Gasexpansion verwendet wird. Diese. Wenn wir in klassischen Installationen die Temperatur aufgrund des Siedens des Kältemittels und der Wärmetauscher senken, wird hier die Wärmeenergie des Gases für den Betrieb der Turbine aufgewendet. Für Methan wurden Anlagen auf Basis von Turboexpandern verwendet.

US-Gas

Die USA sind nicht nur die Heimat der Technologie zur Produktion von reduziertem Gas, sondern auch der größte Produzent von LNG aus eigenen Rohstoffen. Wenn die Regierung von Donald Trump das ehrgeizige Energy Plan – America First-Programm mit dem Ziel vorlegte, das Land zur wichtigsten Energiemacht der Welt zu machen, sollten daher alle Akteure auf der globalen Gasplattform darauf hören.

Diese Art der politischen Wende in den USA war keine große Überraschung. Die Position der US-Republikaner zu Kohlenwasserstoffen ist klar und einfach. Das ist billige Energie.

Die Prognosen für US-LNG-Exporte sind unterschiedlich. Die größte Intrige bei Entscheidungen über den Handel mit „Gas“ entwickelt sich in den EU-Ländern. Vor uns entfaltet sich ein Bild der stärksten Konkurrenz zwischen russischem „klassischem“ Gas über Nord Stream 2 und amerikanischem importiertem LNG. Viele europäische Länder, darunter Frankreich und Deutschland, sehen in der aktuellen Situation eine hervorragende Gelegenheit, die Gasquellen in Europa zu diversifizieren.

Was den asiatischen Markt betrifft, hat der Handelskrieg zwischen den USA und China dazu geführt, dass chinesische Energieingenieure den Import von amerikanischem LNG vollständig verweigern.Dieser Schritt eröffnet enorme Möglichkeiten, russisches Gas über lange Zeit und in großen Mengen über Pipelines nach China zu liefern.

Vorteile von Flüssiggas

Oktanzahl

Die Oktanzahl von Gaskraftstoff ist höher als die von Benzin, daher ist die Klopffestigkeit von Flüssiggas größer als selbst das hochwertigste Benzin. Dies ermöglicht eine größere Kraftstoffeinsparung in einem Motor mit einem höheren Verdichtungsverhältnis. Die durchschnittliche Oktanzahl von Flüssiggas - 105 - ist für jede Benzinmarke unerreichbar. Gleichzeitig ist die Verbrennungsrate von Gas etwas niedriger als die von Benzin. Dadurch werden Zylinderwände, Kolbengruppe und Kurbelwelle entlastet und der Motor läuft ruhig und leise.

Diffusion

Das Gas mischt sich leicht mit Luft und füllt die Zylinder gleichmäßiger mit einer homogenen Mischung, sodass der Motor ruhiger und leiser läuft. Das Gasgemisch verbrennt vollständig, sodass es zu keinen Kohlenstoffablagerungen an Kolben, Ventilen und Zündkerzen kommt. Gaskraftstoff wäscht den Ölfilm nicht von den Zylinderwänden ab und vermischt sich auch nicht mit dem Öl im Kurbelgehäuse, wodurch die Schmiereigenschaften des Öls nicht beeinträchtigt werden. Dadurch verschleißen Zylinder und Kolben weniger.

Tankdruck

LPG unterscheidet sich von anderen Autokraftstoffen durch das Vorhandensein einer Dampfphase über der Oberfläche der flüssigen Phase. Beim Befüllen des Zylinders verdampfen die ersten Portionen Flüssiggas schnell und füllen sein gesamtes Volumen aus. Der Druck in der Flasche hängt vom Sättigungsdampfdruck ab, der wiederum von der Temperatur der flüssigen Phase und dem Anteil an Propan und Butan darin abhängt. Der gesättigte Dampfdruck charakterisiert die Flüchtigkeit der HOS.Die Flüchtigkeit von Propan ist höher als die von Butan, daher ist sein Druck bei niedrigen Temperaturen viel höher.

Auspuff

Bei der Verbrennung werden weniger Kohlenstoff- und Stickoxide sowie unverbrannte Kohlenwasserstoffe freigesetzt als bei Benzin oder Dieselkraftstoff, ohne dass aromatische Kohlenwasserstoffe oder Schwefeldioxid freigesetzt werden.

Verunreinigungen

Hochwertiger Gaskraftstoff enthält keine chemischen Verunreinigungen wie Schwefel, Blei, Alkalien, die die korrosiven Eigenschaften des Kraftstoffs verstärken und die Teile der Verbrennungskammer, des Einspritzsystems, der Lambdasonde (Sensor, der die Sauerstoffmenge im Kraftstoff bestimmt) zerstören Kraftstoffgemisch), Abgaskatalysator.

Herstellungsprozess

Rohstoffe für die Produktion sind Erdgas und Kältemittel.

Für die Herstellung von LNG gibt es zwei Technologien:

• offener Kreislauf;
• Stickstoff-Expansionszyklus.

Die Open-Cycle-Technologie nutzt Gasdruck, um die für die Kühlung benötigte Energie zu erzeugen. Durch die Turbinen strömendes Methan wird gekühlt und expandiert, der Ausstoß ist eine Flüssigkeit. Dies ist eine einfache Methode, hat aber einen erheblichen Nachteil: Nur 15 % des Methans werden verflüssigt und der Rest bekommt nicht genug Druck, verlässt das System.

LNG-Produktionstechnologien

Wenn sich in der Nähe der Anlage direkte Gasverbraucher befinden, kann diese Technologie sicher eingesetzt werden, da sie kostengünstiger ist - die minimale Menge an Strom wird für den Produktionsprozess aufgewendet. Das Ergebnis sind niedrigere Kosten des Endprodukts. Wenn es jedoch keine Verbraucher gibt, ist es wirtschaftlich nicht machbar, diese Methode anzuwenden - große Rohstoffverluste.

Produktionstechnologie mit Stickstoff:

• In einem geschlossenen Kreislauf mit Turbinen und Kompressoren zirkuliert ständig Stickstoff;
• nach dem Abkühlen des Stickstoffs wird er zu einem Wärmetauscher geleitet, wo parallel Methan zugeführt wird;
• das Gas wird gekühlt und verflüssigt;
• Stickstoff wird zum Kühlen und Durchlaufen des nächsten Kreislaufs zum Kompressor und zur Turbine geleitet.

Membrangastrenntechnik

Die Vorteile dieser Technologie:

• 100 % Rohstoffeinsatz;
• Kompaktheit der Ausrüstung und einfache Bedienung;
• hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit.

Es gibt nur einen Nachteil - den hohen Stromverbrauch (bis zu 0,5 kW/h werden pro 1 nm3 / h der fertigen Produkte verbraucht), was die Kosten erheblich erhöht.

Layout-Diagramm der Stickstoffanlage

Gasreinigung und Verflüssigung

Im Wesentlichen ist die Verflüssigung von Erdgas der Prozess seiner Reinigung und Kühlung. Nur die benötigte Temperatur beträgt minus 161 Grad Celsius.

Um diese Temperaturordnung zu erreichen, wird der Joule-Thompson-Effekt verwendet (Änderung der Gastemperatur während der adiabatischen Drosselung - langsamer Gasfluss unter Einwirkung eines konstanten Druckabfalls durch die Drossel). Mit seiner Hilfe sinkt die Temperatur des gereinigten Gases auf den Wert, bei dem Methan kondensiert. (Hinweis bedarf der Klärung)

Die Verflüssigungsanlage muss über getrennte Kältemittelbehandlungs- und Rückgewinnungsleitungen verfügen. Darüber hinaus können einzelne Gasfraktionen aus dem Feld (Propan, Ethan, Methan) in verschiedenen Kühlstufen als Kältemittel wirken.

Die Debutanisierung ist Teil des Prozesses der Destillation von Rohstoffen in Fraktionen, bei dem Fraktionen, deren Kondensationstemperatur höher ist, getrennt werden, was es ermöglicht, das Endprodukt von unerwünschten Verunreinigungen zu reinigen.Jedes Kondensationsprodukt wird als wertvolles Nebenprodukt für den Export gespeichert.

Dem Endprodukt wird auch Kondensat zugesetzt Stabilisatoren, die den Dampfdruck des Kondensatkraftstoffs reduzieren und ihn für Lagerung und Transport bequemer machen. Sie ermöglichen es auch, den Prozess der Umwandlung von Methan aus dem flüssigen Zustand zurück in Gas (Regasifizierung) für den Endverbraucher handhabbar und kostengünstiger zu gestalten.

Wie zu erhalten

LNG wird aus Erdgas durch Verdichtung und anschließende Abkühlung hergestellt. Beim Verflüssigen wird das Volumen von Erdgas um etwa das 600-fache reduziert. Der Verflüssigungsprozess verläuft in Stufen, in denen das Gas jeweils um das 5- bis 12-fache komprimiert, dann abgekühlt und in die nächste Stufe überführt wird. Die eigentliche Verflüssigung erfolgt beim Abkühlen nach der letzten Verdichtungsstufe. Der Verflüssigungsprozess erfordert somit einen erheblichen Energieaufwand[Quelle nicht angegeben 715 Tage] von 8 bis 10 % seiner in verflüssigtem Gas enthaltenen Menge.

Bei der Verflüssigung werden verschiedene Arten von Anlagen verwendet - Drossel, Turboexpander, Turbinenwirbel usw.

Bau einer LNG-Anlage

Typischerweise besteht eine LNG-Anlage aus:

• Gasvorbehandlungs- und Verflüssigungsanlagen;
• LNG-Produktionslinien;
• Lagertanks;
• Ausrüstung zum Beladen von Tankschiffen;
• zusätzliche Dienstleistungen zur Versorgung der Anlage mit Strom und Wasser zur Kühlung.

Verflüssigungstechnologie

Verflüssigungsprozesse großer LNG-Anlagen:

• AP-C3MRTM - Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
• AP-X - Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
• #AP-SMR (einzelnes gemischtes Kältemittel) - Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
• Cascade-ConocoPhillips
• MFC (gemischte Flüssigkeitskaskade) - Linde
• PRICO (SMR) - Schwarz & Veatch
• DMR (Dual Mixed Refrigerant)
• Liquefin-Air Liquide

LNG und Investitionen

Hohe Metallintensität, Komplexität des technologischen Prozesses, die Notwendigkeit ernsthafter Kapitalinvestitionen sowie die Dauer aller Prozesse, die mit der Schaffung von Infrastruktureinrichtungen dieser Art verbunden sind: Begründung von Investitionen, Ausschreibungsverfahren, Gewinnung von Fremdmitteln und Investoren, Planung und Konstruktion, die normalerweise mit erheblichen logistischen Schwierigkeiten verbunden sind, — Hindernisse für das Wachstum der Produktion in diesem Bereich darstellen.

In einigen Fällen können mobile Verflüssigungsanlagen eine gute Option sein. Allerdings ist ihre Spitzenleistung sehr bescheiden und der Energieverbrauch pro Gaseinheit höher als bei stationären Lösungen. Außerdem kann die chemische Zusammensetzung des Gases selbst zu einem unüberwindbaren Hindernis werden.

Um Risiken zu reduzieren und einen Return on Investment zu sichern, wird der Anlagenbetrieb für 20 Jahre im Voraus geplant. Und die Entscheidung, ein Feld zu erschließen, hängt oft davon ab, ob das Gebiet langfristig Gas liefern kann.

Anlagen werden für einen bestimmten Standort und technische Bedingungen entwickelt, die maßgeblich von der Zusammensetzung des ankommenden Gaseinsatzmaterials bestimmt werden. Die Anlage selbst ist nach dem Prinzip einer Blackbox organisiert. Bei der Eingabe von Rohstoffen, bei der Ausgabe von Produkten, was eine minimale Beteiligung des Personals am Prozess erfordert.

Die Zusammensetzung der Baustellenausrüstung, ihre Menge, Kapazität, Verfahrensreihenfolge, die zur Vorbereitung des Gasgemisches zur Verflüssigung erforderlich sind, werden für jede spezifische Anlage gemäß den Anforderungen des Kunden und der Verbraucher der Produkte entwickelt.