Come liquefare i gas? Produzione e uso di gas liquefatto

Più di 30 anni nell'URSS, poi in Russia i gas liquefatti e compressi sono usati nell'economia nazionale. Durante questo periodo, è stato intrapreso un percorso piuttosto difficile per organizzare la contabilità dei gas liquefatti, per sviluppare tecnologie per il loro trasferimento, misurazione, stoccaggio e trasporto.

Dalla masterizzazione al riconoscimento

Storicamente, il potenziale del gas come fonte di energia è stato sottovalutato nel nostro paese. Non vedendo applicazioni economicamente fattibili, i proprietari di petrolio cercarono di sbarazzarsi delle frazioni leggere di idrocarburi, bruciandoli inutilmente. Nel 1946, la separazione dell'industria del gas in un'industria indipendente rivoluzionò la situazione. La produzione di questo tipo di idrocarburi è aumentata drasticamente, così come il rapporto nel bilancio di carburante della Russia.

Quando scienziati e ingegneri hanno imparato a liquefare i gas, è diventato possibile costruire imprese che riducono il gas e fornire carburante blu in aree remote non dotate di un gasdotto, e utilizzarle in ogni casa come combustibile per la produzione automobilistica, oltre ad esportarlo in valuta forte.

Cos'è il gas di petrolio liquefatto

Sono divisi in due gruppi:

1. Gas di idrocarburi liquefatti (GPL) - sono una miscela di composti chimici, costituita principalmente da idrogeno e carbonio con una diversa struttura di molecole, cioè una miscela di idrocarburi di vari pesi molecolari e diverse strutture.
2. Le frazioni vaste di idrocarburi leggeri (NFL) - comprendono principalmente una miscela di idrocarburi leggeri di frazioni di esano (C6) ed etano (C2). La loro composizione tipica: etano 2-5%, gas liquefatto di frazioni C4-C5 40-85%, frazione di esano C6 15-30%, la frazione pentanica ha un residuo.

GPL: propano, butano

Nell'industria del gas è utilizzato il GPL su scala industriale. I loro componenti principali sono propano e butano. Anche sotto forma di impurità contengono idrocarburi più leggeri (metano ed etano) e più pesanti (pentano). Tutti i componenti elencati sono idrocarburi saturi. La composizione del GPL può comprendere anche idrocarburi insaturi: etilene, propilene, butilene. Il butano-butilene può essere presente come composti isomerici (isobutano e isobutilene).

Tecnologia di liquefazione

Hanno imparato a liquefare gas all'inizio del XX secolo: nel 1913 il premio Nobel è stato assegnato all'olandese K. O. Heike per la liquefazione dell'elio. Alcuni gas vengono portati allo stato liquido mediante un semplice raffreddamento senza condizioni aggiuntive. Tuttavia, la maggior parte dei gas "industriali" di idrocarburi (anidride carbonica, etano, ammoniaca, butano, propano) vengono liquefatti sotto pressione.

La produzione di gas liquefatto viene effettuata presso gli impianti di liquefazione del gas situati nei pressi di giacimenti di idrocarburi o lungo la linea di distribuzione del gas nei pressi dei principali nodi di trasporto. Il gas naturale liquefatto (o compresso) può essere facilmente trasportato via strada, ferrovia o trasporto d'acqua all'utente finale, dove può essere immagazzinato, quindi riconvertito allo stato gassoso e alimentato alla rete di approvvigionamento del gas.

Attrezzatura speciale

Al fine di liquefare i gas, vengono utilizzate installazioni speciali. Riducono significativamente la quantità di carburante blu e aumentano la densità di energia. Con il loro aiuto, è possibile eseguire vari metodi di lavorazione degli idrocarburi, a seconda dell'uso successivo, delle proprietà della materia prima e delle condizioni ambientali.

Le installazioni per liquefazione e compressione sono progettate per il trattamento dei gas e hanno un design (modulare) a blocchi o sono completamente containerizzate. Grazie alle stazioni di rigassificazione, diventa possibile fornire un combustibile naturale economico anche alle regioni più remote. Il sistema di rigassificazione consente anche di archiviare gas naturale e fornire la quantità richiesta in base alle necessità (ad esempio, durante i periodi di consumo massimo).

Uso di gas liquefatto

La maggior parte dei vari gas allo stato liquefatto trova applicazione pratica:

• Il cloro liquido è utilizzato per la disinfezione e lo sbiancamento dei tessuti, è usato come arma chimica.
• Ossigeno: nelle istituzioni mediche per pazienti con problemi respiratori.
• Azoto: nella criochirurgia, per congelare il tessuto organico.
• L'idrogeno è come il carburante dei jet. Recentemente, le macchine sono apparse motori a idrogeno.
• Argon - nell'industria per il taglio di metalli e saldatura al plasma.

Puoi anche liquefare gas di classe idrocarburi, i più popolari dei quali sono propano e butano (n-butano, isobutano):

• Propano (C3H8) è materia organica origine della classe di alcani. Ottenuto dal gas naturale e dal cracking dei prodotti petroliferi. Gas incolore, inodore, leggermente solubile in acqua. Utilizzato come combustibile per la sintesi del polipropilene, la produzione di solventi nell'industria alimentare (additivo E944).
• Bhutan (C4H10), classe di alcani. Gas incolore, inodore, infiammabile, facilmente liquefatto. Ottenuto da condensato di gas, gas di petrolio (fino al 12%), con il cracking dei prodotti petroliferi. Utilizzato come combustibile, nell'industria chimica, nei frigoriferi come refrigerante, nell'industria alimentare (additivo E943).

Caratteristiche GPL

Il principale vantaggio del GPL è la possibilità della loro esistenza a temperatura ambiente e pressioni moderate sia nello stato liquido che in quello gassoso. Allo stato liquido, sono facilmente lavorati, immagazzinati e trasportati, allo stato gassoso hanno una migliore caratteristica di combustione.

Lo stato dei sistemi di idrocarburi è determinato dalla combinazione degli effetti di vari fattori, quindi, per una caratterizzazione completa, è necessario conoscere tutti i parametri. I principali che possono essere misurati direttamente e influenzano i modelli di flusso includono: pressione, temperatura, densità, viscosità, concentrazione dei componenti, relazione di fase.

Il sistema è in equilibrio se tutti i parametri rimangono invariati. In questa condizione, non ci sono metamorfosi qualitative e quantitative visibili nel sistema. La modifica di almeno un parametro viola lo stato di equilibrio del sistema, causando l'uno o l'altro processo.

proprietà

Quando si immagazzinano gas liquefatti e li si trasporta, lo stato di aggregazione cambia: parte della sostanza evapora, si trasforma in uno stato gassoso e parte di essa si condensa in uno liquido. Questa proprietà dei gas liquefatti è uno dei fattori determinanti nella progettazione dei sistemi di stoccaggio e distribuzione. Quando il liquido bollente viene prelevato dai serbatoi e trasportato attraverso la tubazione, una parte del liquido evapora a causa della perdita di pressione, si forma un flusso bifase, la cui tensione di vapore dipende dalla temperatura del flusso che è inferiore alla temperatura nel serbatoio. Nel caso della terminazione del movimento del fluido bifase attraverso la tubazione, la pressione in tutti i punti viene equalizzata e diventa uguale alla tensione di vapore.