Teknologi yang terkait dengan ekstraksi, transportasi, dan pemrosesan gas alam berkembang pesat. Dan banyak orang saat ini telah mendengar singkatan LNG (LPG) dan LPG (LNG). Hampir setiap hari, bahan bakar gas disebutkan dalam berita dalam satu konteks atau lainnya.
Tetapi, Anda harus mengakui, untuk memiliki pemahaman yang jelas tentang apa yang terjadi, penting untuk awalnya memahami bagaimana gas dicairkan, mengapa ini dilakukan dan apa manfaatnya atau tidak memberikannya. Dan ada banyak nuansa dalam hal ini.
Untuk mencairkan hidrokarbon gas, pabrik besar berteknologi tinggi sedang dibangun. Selanjutnya, kita akan dengan cermat memahami: mengapa semua ini diperlukan dan bagaimana hal itu terjadi.
Mengapa mencairkan gas alam?
Bahan bakar biru diekstraksi dari perut bumi sebagai campuran metana, etana, propana, butana, helium, nitrogen, hidrogen sulfida dan gas lainnya, serta berbagai turunannya.
Beberapa dari mereka digunakan dalam industri kimia, dan beberapa dibakar dalam boiler atau turbin untuk menghasilkan panas dan listrik. Ditambah lagi, beberapa yang diekstraksi digunakan sebagai bahan bakar mesin gas.
Perhitungan pekerja gas menunjukkan bahwa jika bahan bakar biru perlu dikirim pada jarak 2500 km atau lebih, maka dalam bentuk cair seringkali lebih menguntungkan untuk melakukan hal ini daripada dengan menggunakan pipa.
Alasan utama pencairan gas alam adalah penyederhanaan transportasi jarak jauh. Jika konsumen dan sumur bahan bakar gas terletak di tanah yang berdekatan, lebih mudah dan lebih menguntungkan untuk meletakkan pipa di antara mereka. Namun dalam beberapa kasus, pembangunan jalan raya terlalu mahal dan bermasalah karena nuansa geografis. Oleh karena itu, mereka menggunakan berbagai teknologi untuk memproduksi LNG atau LPG dalam bentuk cair.
Ekonomi dan Keamanan Transportasi
Setelah gas dicairkan, sudah dipompa dalam bentuk cair ke wadah khusus untuk transportasi melalui laut, sungai, jalan dan / atau kereta api. Pada saat yang sama, secara teknologi, pencairan adalah proses yang cukup mahal dari sudut pandang energi.
Di pabrik yang berbeda, ini membutuhkan hingga 25% dari volume bahan bakar awal. Artinya, untuk menghasilkan energi yang dibutuhkan oleh teknologi, Anda harus membakar hingga 1 ton LNG untuk setiap tiga tonnya dalam bentuk jadi. Tetapi gas alam sekarang sangat diminati, semuanya terbayar.
Dalam bentuk cair, metana (propana-butana) menempati volume 500-600 kali lebih kecil daripada dalam bentuk gas
Meskipun gas alam dalam kondisi cair, gas itu tidak mudah terbakar dan tidak mudah meledak. Hanya setelah penguapan selama regasifikasi, campuran gas yang dihasilkan cocok untuk pembakaran dalam boiler dan kompor. Oleh karena itu, jika LNG atau LPG digunakan sebagai bahan bakar hidrokarbon, maka mereka harus diatur ulang.
Gunakan di berbagai bidang
Paling sering, istilah "gas cair" dan "gas cair" disebutkan dalam konteks transportasi energi hidrokarbon. Artinya, produksi bahan bakar biru pertama kali terjadi, dan kemudian konversi ke LPG atau LNG. Selanjutnya, cairan yang dihasilkan diangkut dan kemudian kembali ke keadaan gas untuk satu atau aplikasi lain.
LHG (gas minyak cair) selama 95% dan lebih banyak terdiri dari campuran propana-butana, dan LNG (gas alam cair) untuk 85-95% metana. Ini adalah jenis bahan bakar yang serupa dan sangat berbeda.
LPG dari propana-butana terutama digunakan sebagai:
- bahan bakar mesin gas;
- bahan bakar untuk injeksi ke tangki gas sistem pemanas otonom;
- cairan untuk pemantik api bahan bakar dan tabung gas dengan kapasitas 200 ml hingga 50 liter.
LNG biasanya diproduksi secara eksklusif untuk transportasi jarak jauh. Jika ada kapasitas yang cukup untuk menyimpan LPG yang dapat menahan tekanan dari beberapa atmosfer, maka tangki cryogenic khusus diperlukan untuk metana cair.
Peralatan penyimpanan LNG sangat berteknologi tinggi dan membutuhkan banyak ruang. Menggunakan bahan bakar seperti itu dalam mobil tidak menguntungkan karena tingginya biaya silinder. Truk LNG dalam bentuk model eksperimental tunggal sudah melaju di jalan, tetapi di segmen mobil penumpang bahan bakar "cair" ini kemungkinan tidak akan menemukan aplikasi luas dalam waktu dekat.
Metana cair sebagai bahan bakar kini semakin banyak digunakan dalam operasi:
- lokomotif kereta api;
- kapal laut;
- transportasi sungai.
Selain digunakan sebagai pembawa energi, LPG dan LNG juga digunakan langsung dalam bentuk cair di pabrik gas dan petrokimia. Mereka membuat berbagai plastik dan bahan berbasis hidrokarbon lainnya.
Teknologi untuk memproduksi LPG dan LNG
Untuk mengubah metana dari gas menjadi cair, harus didinginkan hingga -163 ° C. Tetapi propana-butana mencair sudah pada -40 ° C. Dengan demikian, teknologi dan biaya dalam kedua kasus sangat berbeda.
Satu liter LNG sekitar 1,38 meter kubik. m dari sumber gas alam (angka ini tergantung pada suhu dan tekanan), penurunan volume sekitar 620 kali
Teknologi berikut dari berbagai perusahaan digunakan untuk mencairkan gas alam:
- AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
- Kaskade Dioptimalkan
- DMR;
- PRICO;
- MFC
- GTL et al.
Semuanya didasarkan pada proses kompresi dan / atau pertukaran panas. Operasi pencairan berlangsung di pabrik dalam beberapa tahap, di mana gas secara bertahap dikompresi dan didinginkan hingga suhu transisi ke fase cair.
Persiapan campuran gas
Sebelum mulai mencairkan gas alam mentah, diharuskan untuk menghilangkan air, helium, hidrogen, nitrogen, senyawa sulfur dan kotoran lainnya. Untuk ini, teknologi adsorpsi pemurnian mendalam dari campuran gas biasanya diterapkan dengan melewatkannya melalui saringan molekuler.
Kemudian tahap kedua persiapan bahan baku terjadi, selama hidrokarbon berat dihilangkan. Akibatnya, hanya etana dan metana (atau propana dan butana) dengan pengotor kurang dari 5% yang tersisa dalam gas, sehingga fraksi ini dapat mulai didinginkan dan dicairkan.
Persiapan awal dengan menghilangkan semua yang tidak perlu dari gas alam dilakukan untuk melindungi peralatan pendingin dari efek agresif air, karbon dioksida, senyawa belerang, dll.
Fraksinasi memungkinkan Anda untuk menyingkirkan kotoran berbahaya dan hanya mengalokasikan gas utama untuk pencairan berikutnya. Pada tekanan 1 atm, suhu transisi ke keadaan cair untuk metana adalah -163 °, untuk etana -88 °, untuk propana -42 °, dan untuk butana -0,5 °
Hanya perbedaan suhu ini menjelaskan alasan mengapa mereka dibagi menjadi fraksi dan hanya kemudian mereka mencairkan gas yang memasuki pabrik. Tidak ada teknologi pencairan tunggal untuk semua jenis senyawa hidrokarbon gas. Untuk masing-masing dari mereka perlu untuk membangun dan menerapkan jalur produksi mereka sendiri.
Proses utama pencairan
Dasar untuk mengkonversi gas ke keadaan cair adalah siklus pendinginan, di mana panas ditransfer oleh satu pendingin atau yang lain dari media dengan suhu rendah ke media dengan yang lebih tinggi. Proses ini multi-tahap dan membutuhkan ketersediaan kompresor yang kuat untuk ekspansi / kontraksi pembawa panas dan penukar panas.
Teknologi kompresi berteknologi tinggi, intensif energi dan mahal, tetapi dalam satu siklus mereka memungkinkan gas dikompresi segera 5-12 kali
Sebagai zat pendingin pada berbagai tahap pencairan, berikut ini digunakan:
- propana;
- metana;
- etana;
- nitrogen;
- air (laut dan murni);
- udara.
Misalnya, untuk pendinginan gas alam primer di Yamal-LNG Novatek, udara Arktik dingin digunakan, yang memungkinkan menurunkan suhu bahan baku dengan biaya minimal segera hingga +10 ° С.Dan di bulan-bulan musim panas, alih-alih direncanakan untuk menggunakan air laut dari Samudra Arktik, yang, terlepas dari waktu tahun, pada kedalaman 3-4 ° C.
Pada saat yang sama, nitrogen yang diperoleh langsung di tempat dari udara digunakan sebagai pendingin akhir di Semenanjung Yamal. Akibatnya, Arktik menyediakan segala yang diperlukan untuk produksi LNG - dari sumber gas alam hingga agen yang digunakan dalam proses pencairan.
Propana dicairkan dengan cara yang mirip dengan metana. Hanya suhu pendinginan yang membutuhkan jauh lebih rendah - minus 42 ° against terhadap minus 163 ° С Oleh karena itu, pencairan gas untuk pemegang gas beberapa kali lebih murah, tetapi LPG propana-butana yang dihasilkan kurang diminati di pasar.
Transportasi dan penyimpanan
Hampir seluruh volume LNG diangkut oleh tanker gas laut besar dari satu pantai ke pantai lain. Transportasi melalui darat dibatasi oleh kebutuhan untuk mempertahankan suhu "bahan bakar biru cair" pada nilai sekitar -160 ° C, jika tidak, metana mulai berubah menjadi keadaan gas dan menjadi mudah meledak.
Silinder 5–50 liter dengan tekanan internal hingga 1,5–2 MPa dan wadah tangki yang lebih besar dirancang untuk 5–17 MPa digunakan untuk transportasi LPG
Tekanan dalam tangki dengan LNG dekat dengan atmosfer. Namun, jika suhu metana cair naik di atas -160 ° C, maka ia akan mulai berubah dari cair ke gas. Akibatnya, tekanan dalam tangki akan mulai naik, yang menimbulkan bahaya serius. Oleh karena itu, tanker untuk transportasi LNG dilengkapi dengan fasilitas untuk mempertahankan suhu rendah dan lapisan insulator panas yang kuat.
LPG diregasifikasi menjadi gas langsung di tangki gas. Dan regasifikasi LNG dilakukan di pabrik industri khusus tanpa akses oksigen. Dalam fisika, metana cair secara bertahap berubah menjadi gas pada suhu positif. Namun, jika ini terjadi langsung di udara di luar kondisi khusus, maka proses seperti itu akan menyebabkan ledakan.
Setelah gas alam dalam bentuk LNG dicairkan di pabrik, diangkut, dan sekali lagi di pabrik (hanya regasifikasi) diubah kembali menjadi keadaan gas untuk penggunaan lebih lanjut.
Prospek untuk hidrogen cair
Selain pencairan langsung dan penggunaan dalam bentuk ini, satu lagi pembawa energi, hidrogen, juga dapat diperoleh dari gas alam. Metana adalah CH4propana C3N8tapi butana C4N10.
Komponen hidrogen hadir dalam semua bahan bakar fosil ini, Anda hanya perlu menyoroti itu.
Keuntungan utama hidrogen adalah keramahan lingkungan dan kejadian yang tersebar luas di alam, namun, tingginya harga pencairan dan kerugiannya karena penguapan yang konstan membatalkan manfaat ini secara praktis.
Untuk mentransfer hidrogen dari keadaan gas ke cairan, hidrogen harus didinginkan hingga -253 ° C. Untuk ini, sistem pendinginan multistage dan unit kompresi / ekspansi digunakan. Meskipun teknologi semacam itu terlalu mahal, tetapi pekerjaan sedang dilakukan untuk mengurangi biaya mereka.
Kami juga menyarankan Anda membaca artikel kami yang lain, di mana kami menjelaskan secara rinci cara membuat generator hidrogen untuk rumah Anda dengan tangan Anda sendiri. Lebih detail - ikuti tautan.
Juga, tidak seperti LPG dan LNG, hidrogen cair jauh lebih eksplosif. Kebocoran terkecil sehubungan dengan oksigen menghasilkan campuran gas-udara, yang menyala dari percikan terkecil. Dan penyimpanan hidrogen cair hanya dimungkinkan dalam wadah cryogenic khusus. Masih terlalu banyak kontra bahan bakar hidrogen.
Cara membuat gas cair dan mengapa gas itu dicairkan:
Semua tentang gas cair:
Ada beberapa teknologi pencairan gas. Mereka memiliki metana sendiri, dan propana-butana. Pada saat yang sama, lebih murah untuk mendapatkan LPG, dan lebih mudah dan lebih aman untuk transportasi / toko. Mendapatkan metana LNG adalah proses yang lebih mahal dan kompleks. Plus, regasifikasi membutuhkan peralatan khusus. Pada saat yang sama, metana lebih laris di pasaran saat ini, sehingga banyak dicairkan dalam volume besar.
Apakah Anda memiliki pertanyaan lebih lanjut atau pendapat ahli Anda sendiri tentang topik pencairan gas? Mungkin Anda memiliki sesuatu untuk ditambahkan di atas. Jangan ragu untuk bertanya dan / atau mengomentari artikel dalam kotak di bawah ini.