Khí đốt hóa lỏng như thế nào và tại sao: công nghệ sản xuất và phạm vi sử dụng khí đốt hóa lỏng

Giới thiệu

Hiện nay, trong các nhà lò hơi thuộc kết cấu hạ tầng của các xí nghiệp vận tải đường sắt, trong hầu hết các trường hợp, than và dầu đốt là nguồn năng lượng, nhiên liệu điêzen là nguồn dự phòng. Vì vậy, ví dụ, một phân tích về các cơ sở cung cấp nhiệt của Đường sắt Oktyabrskaya, một chi nhánh của Đường sắt Nga, cho thấy các nhà lò hơi chủ yếu hoạt động bằng nhiên liệu dầu, và chỉ một số trong số đó chạy bằng khí đốt tự nhiên.

Ưu điểm của nồi hơi dầu đốt bao gồm khả năng tự chủ hoàn toàn (khả năng sử dụng chúng cho các cơ sở ở xa nguồn điện khí) và chi phí thấp của thành phần nhiên liệu (so với nồi hơi than, diesel và điện), nhược điểm là cần phải tổ chức có kho chứa, bảo đảm cung cấp xăng dầu, kiểm soát chất lượng nhiên liệu, vấn đề ô nhiễm môi trường. Khi cung cấp nhiên liệu với khối lượng lớn, cần tổ chức hệ thống dỡ tải (đun nóng và thoát dầu nhiên liệu) và đường vào, cần có các cơ sở lưu trữ nhiệt và đường ống dẫn dầu đốt để vận chuyển nhiên liệu đến lò hơi, và chi phí bổ sung cho việc vệ sinh bộ trao đổi nhiệt gia nhiệt. và bộ lọc dầu nhiên liệu.

Liên quan đến việc dự kiến ​​sẽ tăng mạnh phí phát thải độc hại vào khí quyển, Tổng cục Cấp nước và Nhiệt Trung ương của Đường sắt Nga đã quyết định giảm sử dụng dầu đốt trong các lò hơi đường sắt. Tại vùng Murmansk, nơi một phần của tuyến đường sắt Oktyabrskaya đi qua, một dự án được trình bày nhằm giảm sự phụ thuộc vào dầu đốt của các nhà máy sản xuất nồi hơi ở thành phố và quận, bao gồm cả lựa chọn chuyển chúng sang khí đốt tự nhiên hóa lỏng (LNG). Nó được lên kế hoạch xây dựng một nhà máy LNG ở Karelia và một cơ sở hạ tầng khí đốt ở Quận Tây Bắc Liên bang.

Di chuyển khỏi nhiên liệu dầu sẽ làm tăng 40% hiệu suất của các nhà lò hơi ở vùng Murmansk.

LNG là nhiên liệu của thế kỷ 21

Trong tương lai gần, Nga có thể trở thành một trong những nhà sản xuất và cung cấp hàng đầu cho thị trường khí đốt tự nhiên hóa lỏng thế giới, một loại nhiên liệu thay thế khá mới đối với nước ta.Trong số tất cả khí tự nhiên được sản xuất trên thế giới, hơn 26% được hóa lỏng và vận chuyển ở dạng lỏng trong các tàu chở dầu đặc biệt từ các nước sản xuất đến các nước tiêu thụ khí.

Khí tự nhiên hóa lỏng có lợi thế đáng kể so với các chất mang năng lượng khác. Chúng có thể được cung cấp trong thời gian ngắn cho các khu định cư không khí hóa. Ngoài ra, khí đốt tự nhiên hóa lỏng là loại nhiên liệu an toàn và thân thiện với môi trường nhất trong số các nhiên liệu được sử dụng hàng loạt, và điều này mở ra triển vọng rộng rãi cho việc sử dụng nó trong công nghiệp và vận tải. Ngày nay, một số phương án đang được xem xét để xây dựng các nhà máy hóa lỏng khí đốt tự nhiên ở Nga và các bến cho chuyến hàng xuất khẩu của nước này, một trong số đó được cho là sẽ được thực hiện tại cảng Primorsk, Vùng Leningrad.

Khí tự nhiên hóa lỏng làm nhiên liệu thay thế có một số ưu điểm. Thứ nhất, khí tự nhiên hóa lỏng làm tăng tỷ trọng của nó lên 600 lần, điều này làm tăng hiệu quả và sự thuận tiện của lưu trữ và vận chuyển. Thứ hai, LNG không độc và không ăn mòn kim loại, nó là một chất lỏng đông lạnh được bảo quản dưới áp suất nhẹ ở nhiệt độ khoảng 112 K (-161 ° C) trong một thùng chứa có lớp cách nhiệt. Thứ ba, nó nhẹ hơn không khí, và trong trường hợp vô tình bị tràn, nó bay hơi nhanh chóng, không giống như propan nặng, tích tụ trong các chỗ trũng tự nhiên và nhân tạo và tạo ra nguy cơ nổ. Thứ tư, nó có thể làm khí hóa các vật thể nằm ở khoảng cách đáng kể so với các đường ống chính. LNG ngày nay rẻ hơn bất kỳ nhiên liệu dầu mỏ nào, kể cả dầu diesel, nhưng vượt trội hơn chúng về lượng calo.Nồi hơi hoạt động bằng khí đốt tự nhiên hóa lỏng có hiệu suất cao hơn - lên đến 94%, không cần tiêu thụ nhiên liệu để làm nóng sơ bộ vào mùa đông (như dầu nhiên liệu và propan-butan). Điểm sôi thấp đảm bảo LNG hóa hơi hoàn toàn ở nhiệt độ môi trường thấp nhất.

Triển vọng đối với hydro hóa lỏng

Ngoài việc hóa lỏng trực tiếp và sử dụng ở dạng này, một chất mang năng lượng khác, hydro, cũng có thể thu được từ khí tự nhiên. Metan là CH4, propan là C3H8 và butan là C4H10.

Thành phần hydro có trong tất cả các nhiên liệu hóa thạch này, bạn chỉ cần cô lập nó.

Ưu điểm chính của hydro là thân thiện với môi trường và phân bố rộng rãi trong tự nhiên, tuy nhiên, giá hóa lỏng cao và tổn thất do bay hơi liên tục đã làm mất đi những ưu điểm này.

Để chuyển hiđro từ trạng thái khí sang thể lỏng thì phải làm lạnh đến nhiệt độ -253 ° C. Đối với điều này, hệ thống làm mát nhiều tầng và các đơn vị "nén / mở rộng" được sử dụng. Cho đến nay, những công nghệ như vậy là quá đắt, nhưng công việc đang được tiến hành để giảm giá thành của chúng.

Chúng tôi cũng khuyên bạn nên đọc bài viết khác của chúng tôi, nơi chúng tôi đã mô tả chi tiết cách thực hiện máy phát điện hydro cho nhà bằng tay của chính bạn. Thêm chi tiết - bắt đầu.

Ngoài ra, không giống như LPG và LNG, hydro hóa lỏng dễ nổ hơn nhiều. Sự rò rỉ nhỏ nhất của nó kết hợp với oxy tạo ra hỗn hợp khí-không khí, bắt lửa từ tia lửa nhỏ nhất. Và việc lưu trữ hydro lỏng chỉ có thể được thực hiện trong các thùng chứa đông lạnh đặc biệt. Vẫn còn quá nhiều nhược điểm của nhiên liệu hydro.

Giảm thiểu rủi ro cháy / nổ

Một bình chứa khí hình cầu thường được sử dụng trong các nhà máy lọc dầu.

Trong nhà máy lọc dầu hoặc nhà máy khí đốt, LPG phải được chứa trong các bồn chứa điều áp. Những thùng chứa này có dạng hình trụ, nằm ngang hoặc hình cầu. Thông thường các tàu này được thiết kế và sản xuất theo một số quy tắc. Tại Hoa Kỳ, quy tắc này được điều chỉnh bởi Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ (ASME).

Các bình chứa LPG đều có van an toàn để khi tiếp xúc với nguồn nhiệt bên ngoài sẽ giải phóng LPG ra khí quyển hoặc ống cháy.

Nếu một bể chứa tiếp xúc với ngọn lửa đủ thời gian và cường độ, nó có thể bị nổ hơi giãn nở chất lỏng sôi (BLEVE). Điều này thường là mối quan tâm đối với các nhà máy lọc dầu lớn và các nhà máy hóa dầu xử lý các container rất lớn. Theo quy định, các bồn chứa được thiết kế theo cách mà sản phẩm sẽ thoát ra ngoài nhanh hơn áp suất có thể đạt đến mức nguy hiểm.

Một trong những phương tiện bảo vệ được sử dụng trong môi trường công nghiệp là trang bị cho các thùng chứa đó một biện pháp cung cấp mức độ chống cháy. Các thùng chứa LPG hình cầu lớn có thể có thành thép dày đến 15 cm, được lắp van giảm áp đã được chứng nhận. Lửa lớn gần bình sẽ làm tăng nhiệt độ và áp suất của bình. Van an toàn trên cùng được thiết kế để giảm áp suất dư thừa và ngăn chặn sự phá hủy của chính vật chứa.Với thời gian và cường độ ngọn lửa đủ lớn, áp suất tạo ra bởi khí sôi và nở ra có thể vượt quá khả năng loại bỏ phần dư thừa của van. Nếu điều này xảy ra, thùng chứa bị phơi sáng quá mức có thể bị vỡ dữ dội, văng ra các bộ phận ở tốc độ cao, trong khi các sản phẩm được giải phóng cũng có thể bốc cháy, có khả năng gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho bất cứ thứ gì xung quanh, bao gồm cả các thùng chứa khác.

Mọi người có thể tiếp xúc với LPG tại nơi làm việc qua đường hô hấp, tiếp xúc qua da và tiếp xúc bằng mắt. Cơ quan Quản lý An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp (OSHA) đã đặt ra giới hạn pháp lý (Giới hạn Phơi nhiễm Cho phép) đối với việc tiếp xúc với LPG tại nơi làm việc là 1.000 ppm (1.800 mg / m 3) trong một ngày làm việc 8 giờ. Viện Quốc gia về An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp (NIOSH) đã đặt ra giới hạn phơi nhiễm khuyến nghị (REL) là 1.000 phần triệu (1.800 mg / m 3) trong một ngày làm việc 8 giờ. Ở mức 2000 ppm, 10% giới hạn nổ thấp hơn, khí dầu mỏ hóa lỏng được coi là nguy hiểm trực tiếp đến tính mạng, sức khỏe (chỉ vì lý do an toàn liên quan đến nguy cơ cháy nổ).

Tại sao phải hóa lỏng khí tự nhiên?

Nhiên liệu xanh được chiết xuất từ ​​ruột của trái đất ở dạng hỗn hợp metan, etan, propan, butan, heli, nitơ, hydro sunfua và các khí khác, cũng như các dẫn xuất khác nhau của chúng.

Một số trong số chúng được sử dụng trong công nghiệp hóa chất, và một số được đốt trong lò hơi hoặc tua bin để tạo ra nhiệt và điện. Thêm vào đó, một thể tích nhất định của phần khai thác được sử dụng làm nhiên liệu động cơ khí.

Tính toán của các công nhân khí đốt cho thấy nếu nhiên liệu xanh cần được vận chuyển trên quãng đường từ 2.500 km trở lên, thì việc làm ở dạng hóa lỏng thường có lợi hơn so với đường ống.

Lý do chính để hóa lỏng khí tự nhiên là để đơn giản hóa việc vận chuyển nó trên những quãng đường dài. Nếu người tiêu dùng và giếng sản xuất nhiên liệu khí nằm gần nhau trên đất liền thì việc đặt một đường ống giữa chúng sẽ dễ dàng và có lợi hơn. Nhưng trong một số trường hợp, việc xây dựng một đường cao tốc hóa ra lại quá tốn kém và có vấn đề do các sắc thái địa lý. Do đó, họ sử dụng nhiều công nghệ khác nhau để sản xuất LNG hoặc LPG ở dạng lỏng.

Kinh tế và an toàn vận chuyển

Sau khi khí được hóa lỏng, nó đã ở dạng chất lỏng được bơm vào các thùng chứa đặc biệt để vận chuyển bằng đường biển, đường sông, đường bộ và / hoặc đường sắt. Đồng thời, về mặt công nghệ, hóa lỏng là một quá trình khá tốn kém theo quan điểm năng lượng.

Tại các nhà máy khác nhau, lượng nhiên liệu này chiếm tới 25% khối lượng nhiên liệu ban đầu. Nghĩa là, để tạo ra năng lượng theo yêu cầu của công nghệ, người ta phải đốt cháy tới 1 tấn LNG cho mỗi ba tấn ở dạng thành phẩm. Nhưng khí đốt tự nhiên hiện đang có nhu cầu lớn, mọi thứ đều được đền đáp.

Ở dạng hóa lỏng, metan (propan-butan) chiếm thể tích ít hơn 500-600 lần so với ở trạng thái khí

Miễn là khí thiên nhiên ở trạng thái lỏng, không cháy và không nổ. Chỉ sau khi bay hơi trong quá trình đông đặc, hỗn hợp khí tạo thành mới thích hợp để đốt trong nồi hơi và bếp nấu. Do đó, nếu LNG hoặc LPG được sử dụng làm nhiên liệu hydrocacbon thì chúng phải được điều chỉnh lại.

Sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau

Thông thường, thuật ngữ "khí hóa lỏng" và "khí hóa lỏng" được đề cập trong bối cảnh vận chuyển của một tàu sân bay năng lượng hydrocacbon. Đó là, đầu tiên, nhiên liệu xanh được chiết xuất, và sau đó nó được chuyển đổi thành LPG hoặc LNG. Hơn nữa, chất lỏng tạo thành được vận chuyển và sau đó trở lại trạng thái khí cho một ứng dụng cụ thể.

LPG (khí hóa lỏng) có 95% hoặc nhiều hơn hỗn hợp propan-butan, và LNG (khí thiên nhiên hóa lỏng) là 85–95% metan. Đây là những loại nhiên liệu giống nhau và đồng thời hoàn toàn khác nhau.

LPG từ propan-butan chủ yếu được sử dụng như:

• nhiên liệu động cơ khí;
• nhiên liệu để phun vào bình chứa khí của hệ thống sưởi ấm tự trị;
• chất lỏng để chiết rót bật lửa, bình gas có dung tích từ 200 ml đến 50 lít.

LNG thường được sản xuất dành riêng cho vận chuyển đường dài. Nếu để chứa LPG có đủ dung tích chịu được áp suất vài atm thì đối với khí mêtan hóa lỏng cần phải có các bồn đông lạnh đặc biệt.

Thiết bị lưu trữ LNG có tính công nghệ cao và chiếm nhiều diện tích. Sẽ không có lợi khi sử dụng nhiên liệu này trên xe du lịch do chi phí xi lanh cao. Xe tải LNG ở dạng mô hình thử nghiệm đơn lẻ đã được lái trên đường, nhưng loại nhiên liệu “lỏng” này khó có thể được ứng dụng rộng rãi trong phân khúc xe du lịch trong tương lai gần.

Khí metan hóa lỏng làm nhiên liệu ngày càng được sử dụng nhiều hơn trong hoạt động:

• đầu máy diesel đường sắt;
• tàu biển;
• vận tải đường sông.

Ngoài việc được sử dụng như một chất mang năng lượng, LPG và LNG còn được sử dụng trực tiếp ở dạng lỏng trong các nhà máy khí và hóa dầu.Chúng được sử dụng để sản xuất nhiều loại nhựa khác nhau và các vật liệu dựa trên hydrocacbon khác.

Tính chất và khả năng của propan hóa lỏng, butan và metan

Sự khác biệt chính giữa LPG và các loại nhiên liệu khác là khả năng thay đổi nhanh chóng trạng thái của nó từ thể lỏng sang thể khí và ngược lại trong những điều kiện bên ngoài nhất định. Các điều kiện này bao gồm nhiệt độ môi trường, áp suất bên trong bình và thể tích của chất. Ví dụ, butan hóa lỏng ở áp suất 1,6 MPa nếu nhiệt độ không khí là 20 ºС. Đồng thời, nhiệt độ sôi của nó chỉ là -1 ºС, vì vậy trong sương giá nghiêm trọng, nó sẽ vẫn ở dạng lỏng, ngay cả khi van xi lanh được mở.

Propan có mật độ năng lượng cao hơn butan. Điểm sôi của nó là -42 ºС, do đó, ngay cả trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt, nó vẫn có khả năng tạo thành khí nhanh chóng.

Nhiệt độ sôi của metan thậm chí còn thấp hơn. Nó chuyển sang trạng thái lỏng ở -160 ºС. LNG thực tế không được sử dụng cho các điều kiện trong nước, tuy nhiên, để nhập khẩu hoặc vận chuyển trên quãng đường dài, khả năng hóa lỏng của khí tự nhiên ở một nhiệt độ và áp suất nhất định là rất quan trọng.

vận chuyển bằng tàu chở dầu

Bất kỳ khí hydrocacbon hóa lỏng nào cũng có hệ số giãn nở cao. Vì vậy, trong một xylanh 50 lít chứa đầy 21 kg propan-butan lỏng. Khi tất cả "chất lỏng" bay hơi, 11 mét khối chất khí được tạo thành, tương đương với 240 Mcal. Do đó, loại nhiên liệu này được coi là một trong những loại nhiên liệu hiệu quả và tiết kiệm chi phí nhất cho các hệ thống sưởi tự trị. Bạn có thể đọc thêm về nó ở đây.

Khi vận hành các khí hydrocacbon, cần tính đến sự khuếch tán chậm của chúng vào khí quyển, cũng như các giới hạn dễ cháy và nổ thấp khi tiếp xúc với không khí. Do đó, các chất đó phải được xử lý chính xác, có tính đến các đặc tính của chúng và các yêu cầu an toàn đặc biệt.

Bảng thuộc tính

Khí hóa lỏng - nó tốt hơn như thế nào so với các nhiên liệu khác

Ngành công nghiệp ứng dụng LPG khá rộng, đó là do đặc tính nhiệt lý và ưu điểm hoạt động của nó so với các loại nhiên liệu khác.

Vận chuyển. Vấn đề chính của việc cung cấp khí đốt thông thường đến các khu định cư là cần phải đặt một đường ống dẫn khí đốt, chiều dài của chúng có thể lên tới vài nghìn km. Vận chuyển propan-butan hóa lỏng không yêu cầu xây dựng các phương tiện liên lạc phức tạp. Đối với điều này, các xi lanh thông thường hoặc các bồn chứa khác được sử dụng, được vận chuyển bằng đường bộ, đường sắt hoặc đường biển trên bất kỳ khoảng cách nào. Xem xét hiệu quả năng lượng cao của sản phẩm này (một chai SPB có thể nấu các bữa ăn cho gia đình trong một tháng), lợi ích là rõ ràng.

tài nguyên sản xuất. Mục đích sử dụng hydrocacbon hóa lỏng tương tự như mục đích sử dụng khí chính. Chúng bao gồm: khí hóa các cơ sở tư nhân và các khu định cư, sản xuất điện thông qua máy phát điện khí, vận hành động cơ xe, sản xuất các sản phẩm công nghiệp hóa chất.

Nhiệt trị cao. Propan lỏng, butan và metan rất nhanh chóng được chuyển thành thể khí, quá trình đốt cháy sẽ giải phóng một lượng lớn nhiệt.Đối với butan - 10,8 Mcal / kg, đối với propan - 10,9 Mcal / kg, đối với mêtan - 11,9 Mcal / kg. Hiệu suất của thiết bị nhiệt chạy bằng LPG cao hơn nhiều so với hiệu suất của thiết bị sử dụng nhiên liệu rắn làm nguyên liệu.

Dễ dàng điều chỉnh. Việc cung cấp nguyên liệu thô cho người tiêu dùng có thể được điều chỉnh theo cả hai chế độ thủ công và tự động. Để làm được điều này, cần có toàn bộ các thiết bị chịu trách nhiệm điều chỉnh và an toàn hoạt động của khí đốt hóa lỏng.

Chỉ số octan cao. SPB có chỉ số octan là 120, làm cho nó trở thành nguyên liệu cho động cơ đốt trong hiệu quả hơn xăng. Khi sử dụng propan-butan làm nhiên liệu động cơ, thời gian đại tu cho động cơ tăng lên và giảm mức tiêu thụ dầu nhờn.

Giảm chi phí khí hóa các khu định cư. Rất thường xuyên, LPG được sử dụng để loại bỏ tải đỉnh trên các hệ thống phân phối khí chính. Hơn nữa, sẽ có lợi hơn nếu lắp đặt một hệ thống khí hóa tự trị cho một khu định cư từ xa hơn là kéo một mạng lưới đường ống. So với đặt khí mạng, các khoản đầu tư vốn cụ thể giảm 2-3 lần. Nhân tiện, có thể tìm thêm thông tin tại đây, trong phần về khí hóa tự trị của các cơ sở tư nhân.

Làm mát khí

Trong vận hành các hệ thống lắp đặt, có thể sử dụng các hệ thống làm mát bằng khí theo các nguyên tắc khác nhau. Trong thực hiện công nghiệp, có ba phương pháp hóa lỏng chính:

• cascade - khí tuần tự đi qua một loạt thiết bị trao đổi nhiệt nối với hệ thống làm lạnh có nhiệt độ sôi khác nhau của môi chất lạnh. Kết quả là khí ngưng tụ và đi vào bình chứa.
• chất làm lạnh hỗn hợp - khí đi vào bộ trao đổi nhiệt, một hỗn hợp các chất làm lạnh lỏng có nhiệt độ sôi khác nhau đi vào đó, sôi, tuần tự làm giảm nhiệt độ của khí đi vào.
• giãn nở tuabin - khác với các phương pháp trên ở chỗ sử dụng phương pháp giãn nở khí đoạn nhiệt. Những thứ kia. nếu trong cách lắp đặt cổ điển, chúng ta giảm nhiệt độ do sự sôi của chất làm lạnh và bộ trao đổi nhiệt, thì ở đây nhiệt năng của khí được sử dụng cho hoạt động của tuabin. Đối với khí mê-tan, việc lắp đặt dựa trên bộ tăng áp turbo đã được sử dụng.

Khí đốt của Mỹ

Mỹ không chỉ là quê hương của công nghệ giảm sản xuất khí đốt, mà còn là nhà sản xuất LNG lớn nhất từ ​​nguồn nguyên liệu của chính mình. Do đó, khi chính quyền Donald Trump đưa ra chương trình Kế hoạch Năng lượng - Nước Mỹ trên hết đầy tham vọng với mục tiêu đưa đất nước trở thành cường quốc năng lượng chính trên thế giới, tất cả những người chơi trên nền tảng khí đốt toàn cầu nên lắng nghe điều này.

Sự thay đổi chính trị như thế này ở Mỹ không gây nhiều ngạc nhiên. Lập trường của đảng Cộng hòa Hoa Kỳ về hydrocacbon rất rõ ràng và đơn giản. Đây là năng lượng rẻ.

Dự báo về xuất khẩu LNG của Hoa Kỳ rất đa dạng. Mưu đồ lớn nhất trong các quyết định thương mại "khí đốt" đang phát triển ở các nước EU. Trước mắt chúng ta đang hé lộ bức tranh về sự cạnh tranh mạnh mẽ nhất giữa khí đốt “cổ điển” của Nga qua Nord Stream 2 và LNG nhập khẩu của Mỹ. Nhiều nước châu Âu, bao gồm cả Pháp và Đức, coi tình hình hiện tại là cơ hội tuyệt vời để đa dạng hóa các nguồn khí đốt ở châu Âu.

Đối với thị trường châu Á, cuộc chiến thương mại giữa Mỹ và Trung Quốc đã khiến các kỹ sư điện Trung Quốc từ chối hoàn toàn nguồn LNG nhập khẩu của Mỹ.Động thái này mở ra cơ hội rất lớn trong việc cung cấp khí đốt của Nga qua đường ống cho Trung Quốc trong thời gian dài và với khối lượng khổng lồ.

Ưu điểm của khí đốt hóa lỏng

Số Octan

Chỉ số octan của nhiên liệu khí cao hơn xăng nên khả năng chống kích nổ của khí đốt hóa lỏng lớn hơn ngay cả xăng chất lượng cao nhất. Điều này cho phép tiết kiệm nhiên liệu hơn trong động cơ có tỷ số nén cao hơn. Chỉ số octan trung bình của khí đốt hóa lỏng - 105 - là không thể đạt được đối với bất kỳ nhãn hiệu xăng nào. Đồng thời, tốc độ đốt cháy của khí đốt thấp hơn một chút so với xăng. Điều này làm giảm tải trọng lên thành xi-lanh, nhóm pít-tông và trục khuỷu, đồng thời cho phép động cơ vận hành trơn tru và yên tĩnh.

Khuếch tán

Khí hòa trộn dễ dàng với không khí và làm đầy các xi lanh với một hỗn hợp đồng nhất, đồng đều hơn, do đó động cơ chạy êm ái và êm ái hơn. Hỗn hợp khí cháy hoàn toàn nên không có cặn cacbon bám trên piston, van và bugi. Nhiên liệu khí không rửa sạch màng dầu bám trên thành xi lanh, đồng thời không lẫn với dầu trong cacte, do đó không làm suy giảm tính chất bôi trơn của dầu. Kết quả là xi lanh và piston ít bị mòn hơn.

Áp suất bồn chứa

LPG khác với các nhiên liệu ô tô khác bởi sự hiện diện của pha hơi trên bề mặt của pha lỏng. Trong quá trình làm đầy xi lanh, những phần khí hóa lỏng đầu tiên nhanh chóng bay hơi và lấp đầy toàn bộ thể tích của nó. Áp suất trong xi lanh phụ thuộc vào áp suất hơi bão hòa, lần lượt phụ thuộc vào nhiệt độ của pha lỏng và phần trăm của propan và butan trong đó. Áp suất hơi bão hòa đặc trưng cho độ bay hơi của HOS.Độ bay hơi của propan cao hơn butan, do đó, áp suất của nó ở nhiệt độ thấp cao hơn nhiều.

Khí thải

Khi đốt cháy, ít carbon và nitơ oxit và hydrocacbon không cháy được giải phóng hơn nhiên liệu xăng hoặc dầu diesel, mà không giải phóng hydrocacbon thơm hoặc lưu huỳnh đioxit.

tạp chất

Nhiên liệu khí chất lượng cao không chứa các tạp chất hóa học như lưu huỳnh, chì, kiềm, giúp tăng cường tính ăn mòn của nhiên liệu và phá hủy các bộ phận của buồng đốt, hệ thống phun, đầu dò lambda (cảm biến xác định lượng oxy trong hỗn hợp nhiên liệu), bộ chuyển đổi xúc tác khí thải.

Quy trình sản xuất

Nguyên liệu sản xuất là khí đốt tự nhiên và chất làm lạnh.

Có hai công nghệ sản xuất LNG:

• chu kỳ mở;
• chu trình giãn nở nitơ.

Công nghệ chu trình mở sử dụng áp suất khí để tạo ra năng lượng cần thiết cho quá trình làm mát. Khí mêtan đi qua các tuabin được làm mát và nở ra, đầu ra là chất lỏng. Đây là một phương pháp đơn giản, nhưng nó có một nhược điểm đáng kể - chỉ có 15% khí mêtan được hóa lỏng, và phần còn lại, không đạt được đủ áp lực, rời khỏi hệ thống.

Công nghệ sản xuất LNG

Nếu có các hộ tiêu thụ khí đốt trực tiếp gần nhà máy, thì công nghệ này có thể được sử dụng một cách an toàn, vì nó ít tốn kém hơn - lượng điện tối thiểu được sử dụng cho quá trình sản xuất. Kết quả là giá thành sản phẩm cuối cùng thấp hơn. Nhưng nếu không có người tiêu thụ thì áp dụng phương pháp này là không khả thi về mặt kinh tế - tổn thất lớn về nguyên liệu.

Công nghệ sản xuất sử dụng nitơ:

• trong một mạch kín có chứa tuabin và máy nén, nitơ liên tục lưu thông;
• sau khi nitơ được làm lạnh, nó được đưa đến một bộ trao đổi nhiệt, nơi mà metan được phân phối song song;
• khí được làm lạnh và hóa lỏng;
• nitơ được đưa đến máy nén và tuabin để làm mát và đi qua chu trình tiếp theo.

Công nghệ tách khí màng

Ưu điểm của công nghệ này:

• 100% sử dụng nguyên liệu thô;
• tính nhỏ gọn của thiết bị và sự đơn giản trong hoạt động của nó;
• độ tin cậy và độ an toàn cao.

Chỉ có một nhược điểm - tiêu thụ điện cao (tiêu thụ tới 0,5 kW / h cho mỗi 1 nm3 / h thành phẩm), làm tăng đáng kể chi phí.

Sơ đồ bố trí nhà máy nitơ

Lọc khí và hóa lỏng

Về bản chất, khí thiên nhiên hóa lỏng là quá trình làm sạch và làm mát nó. Chỉ nhiệt độ yêu cầu là âm 161 độ C.

Để đạt được thứ tự nhiệt độ này, người ta sử dụng hiệu ứng Joule Thompson (thay đổi nhiệt độ khí trong quá trình tiết lưu đoạn nhiệt - dòng khí chạy chậm dưới tác dụng của sự giảm áp suất không đổi qua van tiết lưu). Với sự trợ giúp của nó, nhiệt độ của khí tinh khiết giảm xuống đến giá trị mà khí mê-tan ngưng tụ. (lưu ý yêu cầu làm rõ)

Nhà máy hóa lỏng phải có dây chuyền xử lý và thu hồi môi chất lạnh riêng biệt. Hơn nữa, các phần khí riêng lẻ đến từ trường (propan, etan, metan) có thể hoạt động như một chất làm lạnh ở các giai đoạn làm lạnh khác nhau.

Debutanization là một phần của quá trình chưng cất nguyên liệu thô thành các phân đoạn, trong đó các phân đoạn, nhiệt độ ngưng tụ cao hơn, sẽ được tách ra, giúp tinh chế sản phẩm cuối cùng khỏi các tạp chất không mong muốn.Mỗi sản phẩm ngưng tụ được lưu lại như một sản phẩm phụ có giá trị để xuất khẩu.

Chất ngưng tụ cũng được bổ sung vào sản phẩm cuối cùng là chất ổn định, làm giảm áp suất hơi của nhiên liệu ngưng tụ, giúp thuận tiện hơn cho việc bảo quản và vận chuyển. Chúng cũng giúp cho quá trình chuyển metan từ trạng thái lỏng trở lại dạng khí có thể quản lý được và ít tốn kém hơn cho người dùng cuối.

Làm thế nào để có được

LNG được sản xuất từ ​​khí tự nhiên bằng cách nén và làm lạnh. Khi hóa lỏng, khí thiên nhiên giảm thể tích khoảng 600 lần. Quá trình hóa lỏng diễn ra theo từng giai đoạn, ở mỗi giai đoạn khí được nén từ 5–12 lần, sau đó nó được làm lạnh và chuyển sang giai đoạn tiếp theo. Sự hóa lỏng thực tế xảy ra trong quá trình làm mát sau giai đoạn nén cuối cùng. Do đó, quá trình hóa lỏng đòi hỏi một mức tiêu hao năng lượng đáng kể [nguồn không được chỉ định 715 ngày] từ 8 đến 10% lượng của nó chứa trong khí đốt hóa lỏng.

Trong quá trình hóa lỏng, nhiều kiểu lắp đặt khác nhau được sử dụng - van tiết lưu, bộ tăng áp, tuabin-xoáy, v.v.

Xây dựng nhà máy LNG

Thông thường, một nhà máy LNG bao gồm:

• nhà máy tiền xử lý và hóa lỏng khí;
• Dây chuyền sản xuất LNG;
• bể chứa;
• thiết bị xếp tàu chở dầu;
• các dịch vụ bổ sung để cung cấp điện và nước làm mát cho nhà máy.

Công nghệ hóa lỏng

Quá trình hóa lỏng của các nhà máy LNG lớn:

• AP-C3MRTM - Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
• AP-X - Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
• # AP-SMR (Môi chất lạnh hỗn hợp đơn) - Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
• Cascade-ConocoPhillips
• MFC (thác hỗn hợp chất lỏng) - Linde
• PRICEO (SMR) - Đen & Veatch
• DMR (Môi chất lạnh hỗn hợp kép)
• Liquefin-Air Liquide

LNG và các khoản đầu tư

Cường độ kim loại cao, sự phức tạp của quy trình công nghệ, nhu cầu đầu tư vốn nghiêm trọng, cũng như thời gian của tất cả các quy trình liên quan đến việc tạo ra các cơ sở hạ tầng thuộc loại này: biện minh đầu tư, thủ tục đấu thầu, thu hút vốn vay và nhà đầu tư, thiết kế và xây dựng, thường đi kèm với những khó khăn nghiêm trọng về hậu cần, - tạo ra những trở ngại cho tăng trưởng sản xuất trong khu vực này.

Trong một số trường hợp, các nhà máy hóa lỏng di động có thể là một lựa chọn tốt. Tuy nhiên, hiệu suất cao nhất của chúng rất khiêm tốn và mức tiêu thụ năng lượng trên một đơn vị khí cao hơn so với các dung dịch tĩnh. Ngoài ra, bản thân thành phần hóa học của khí có thể trở thành một trở ngại không thể vượt qua.

Để giảm thiểu rủi ro và đảm bảo lợi tức đầu tư, các kế hoạch đang được xây dựng để vận hành các nhà máy trước 20 năm. Và quyết định phát triển một lĩnh vực thường phụ thuộc vào việc một khu vực nhất định có thể cung cấp khí đốt trong thời gian dài hay không.

Các nhà máy được phát triển cho một địa điểm cụ thể và các điều kiện kỹ thuật, được quyết định phần lớn bởi thành phần của nguyên liệu khí đầu vào. Bản thân nhà máy được tổ chức theo nguyên tắc hộp đen. Ở đầu vào của nguyên liệu thô, ở đầu ra của sản phẩm, đòi hỏi sự tham gia tối thiểu của nhân sự vào quá trình.

Thành phần của thiết bị công trường, số lượng, công suất, trình tự các quy trình cần thiết để chuẩn bị hỗn hợp khí hóa lỏng được phát triển cho từng nhà máy cụ thể phù hợp với yêu cầu của Khách hàng và người tiêu dùng sản phẩm.