Jak se zkapalňuje plyn

Hlavní Články Plynové lahve Jak se zkapalňuje plyn

Jak se zkapalňuje plyn

Zveřejněno: 31.12.2016, 14:34

Plyn je jedním ze tří standardních skupenství hmoty. Vlastností, která charakterizuje jakoukoli látku v plynném stavu, je schopnost zabírat celý objem prostoru přiděleného plynu a v průběhu času se rovnoměrně rozprostírat po celém dostupném objemu. Zkapalněný zemní plyn je látka stejného složení (v případě zemního plynu mluvíme o metanu – CH₄), ale v jiném stavu agregace. Místo plynu máme kapalinu. Jak tedy probíhá proces zkapalňování metanu, propanu a dalších plynů?

Existují dva způsoby, jak získat zkapalněný plyn:

• Ke zkapalnění jakéhokoli plynu dochází snížením jeho teploty pod bod varu;
• Proces zkapalňování některých plynů lze provádět levnějšími metodami – zvýšením tlaku.

Chronologicky první plyny, které byly získány v kapalném stavu, byly oxid uhličitý, oxid siřičitý a čpavek. Proces zkapalňování těchto plynů probíhal při zvýšeném tlaku a normální pokojové teplotě. Zkapalňovacím procesem se zvyšujícím se tlakem procházely i plyny, které byly dále zkapalňovány – propan, butan, ethan a další. Později se však ukázalo, že zkapalnění plynu pomocí kompresorové metody nefunguje u všech plynů – zemní plyn se při zvýšení tlaku nepřemění na zkapalněný metan.

Dále bylo zjištěno, že je možné získat plyn v kapalném stavu pro absolutně všechny známé skupiny plynů, ale proces zkapalňování určitého plynu nedává výsledek, pokud tento plyn není ochlazen na úroveň pod kritickou teplotu. Je-li bod varu teplotou, při které látka zcela přechází z plynného skupenství do kapalného skupenství, pak kritická teplota je úroveň, při které je možný přechod z plynného skupenství při dosažení určitého tlaku. To je právě proces získávání zkapalněného zemního plynu – ochlazení na kritickou teplotu -82,5 oC (s bodem varu metanu -161,5 oC) a zvýšení tlaku plynu.

Zkapalnění plynu pomáhá řešit problém jeho skladování a přepravy (skladování kapaliny je pohodlnější než skladování plynu a nevyžaduje zcela uzavřenou místnost) – objem zemního plynu v kapalném stavu je 600krát menší než prostor, který zabírá stejné množství plynu ve své normální formě. Výroba zkapalněného plynu sahá až do počátku XNUMX. století, kdy byla poprvé použita technologie zvyšující tlak pro jeho pohodlnou přepravu. Rozvoji využití takového plynu však bránilo použití technologie potrubních dodávek, která pocházela z ropného průmyslu.

Zkapalněný metan a propan.

Zkapalněný metan nelze získat zvýšením tlaku při pokojové teplotě, proto se pro skladování zemního plynu v kapalném stavu používají kryogenní technologie, které umožňují udržovat teplotu pod úrovní vypařování plynu. Vysoké náklady na využití technologií pro skladování a přepravu zkapalněného metanu mají vliv na omezení popularity LNG ve srovnání s plynovodním plynem. Použití zkapalněného metanu jako paliva vyžaduje zařízení na zkapalňování plynu, tankery, které dokážou udržovat požadovanou nízkou teplotu, a terminály na zkapalňování LNG.

Zkapalněný propan lze zase získat zvýšením tlaku. V plynojemech a lahvích není takový plyn skladován v kapalné formě, ale ve své normální formě – v jakékoli nádobě na LPG existuje směs propan-butan v kapalném a plynném stavu současně (a je to část směsi, která je v normálním stavu, která je přiváděna do potrubí do plynového kotle).

To je výhoda propan-butanu oproti zkapalněnému metanu: pro skladování a přepravu propan-butanu potřebujete pouze nádobu, která odolá vnitřnímu tlaku.

• Plynojemy a mini plynojemy
• Autonomní zplyňování
• Plynové lahve
• Plnění plynu a dodávka plynu
• AGZS a HBO

Změna cen na velkoobchodním trhu pohonných hmot v únoru 2025 Gazpromneft Moskva mění ceny pro AI92, AI95, DTF, DTZ třídy 1.

Změna cen na velkoobchodním trhu pohonných hmot v únoru 2025 Gazpromneft Moskva mění ceny za AI92, AI95: AI92 +700 AI95.

Změna cen na velkoobchodním trhu pohonných hmot v únoru 2025 Gazpromneft Moskva mění ceny za AI92, AI95: AI92 +700 AI95.

Zobrazení: 18 878
09.01.2023 12: 44

Zkapalněné plyny (přírodní a uhlovodíkové) jsou široce používány jako palivo pro domácí a průmyslové potřeby. Zvažme jejich vlastnosti, vlastnosti, výhody a oblasti použití.

Zkapalněné ropné plyny (LPG)

LPG je uhlovodíková směs na bázi butanu a propanu, která je za normálního atmosférického tlaku a teplotě vzduchu minimálně 0 °C v plynném stavu. Pokud teplota mírně klesne nebo se zvýší tlak, změní se v kapalinu.

Vlastnosti výroby LPG

Zkapalněný ropný plyn se získává jako vedlejší produkt při výrobě ropy nebo při jejím zpracování v podniku. Moderní technologie sice umožňuje separaci těkavých frakcí od sebe, ale obvykle se to nedělá.

Výhody a nevýhody

Produkt, který obsahuje propan, butan a isobutan, se používá jako zkapalněné palivo. Samostatně tyto plyny nemohou sloužit jako palivo: první se stává výbušným při teplotách nad 0 °C a ostatní zkapalňují i ​​při mírném chladu.

Směs LPG nemá tyto nevýhody. Mezi jeho výhody patří:

• možnost skladování v kapalné formě při tlaku nejvýše 1,6 MPa a v teplotním rozsahu -40…+45 °C;
• snadné skladování a přeprava;
• stabilita parametrů – ve srovnání s benzínem a naftou zůstávají vlastnosti LPG déle nezměněny;
• vysoké oktanové číslo (90–110), které závisí na procentuálním poměru složek směsi;
• hospodárnost – při srovnatelné spotřebě je cena takového paliva téměř 2krát nižší ve srovnání s benzínem a naftou;
• šetrnost k životnímu prostředí – LPG lépe hoří, vypouští méně škodlivých látek.

LPG má také své nevýhody, mezi které patří:

• variabilita složení. Poměr složek ve směsi plynů je ovlivněn místem těžby ropy a také charakteristikou těžby. Na tom závisí chemické a fyzikální vlastnosti směsi, které je třeba vzít v úvahu při provozu;
• hustota. Je téměř dvakrát vyšší než u vzduchu, proto se při úniku LPG hromadí ve spodní části budov – v prvním patře a ve sklepech. V důsledku toho vzniká výbušná situace a lidé nebo zvířata v těchto místech mohou být otráveni;
• přímá závislost tlaku v nádržích pro dopravu a skladování plynů na vnější teplotě. Vystavení slunečnímu záření nebo horkému klimatu zvyšuje výbušnost směsi.

Zvláštností zkapalněných uhlovodíkových plynů je absence zápachu, což ztěžuje odhalování netěsností. K vyřešení problému se do kompozice přidává ethylmerkaptan (ethanthiol). Tato kapalná látka má silný zápach po sirovodíku, což umožňuje rychlejší detekci netěsností systému.

Přeprava LPG

Z ropných rafinérií se LPG přečerpávaný do železničních cisteren posílá do čerpacích stanic plynu. Tam se uhlovodíková směs plní do speciálních válců, ve kterých se skladuje a předává spotřebitelům.

Uvnitř nádrží (lahví, zásobníků) je LPG současně v kapalném a parním stavu agregace. Vlastní páry plynu, hromadící se v horní části nádrže, poskytují tlak nezbytný k udržení většiny uhlovodíků v kapalném stavu.

To umožňuje zásobovat veřejné služby, průmyslové podniky a běžné spotřebitele velkým množstvím paliva. Faktem je, že zkapalněné uhlovodíky zabírají mnohem méně objemu, což je vhodné pro skladování a přepravu. Při distribuci potrubím a použití (spálení) je směs v plynném stavu.

Aplikace

Vysoká šetrnost k životnímu prostředí při spalování, relativně nízké výrobní a zpracovatelské náklady – díky těmto vlastnostem je zkapalněný uhlovodíkový plyn široce používán v různých průmyslových a ekonomických odvětvích. Používá se jako zdroj tepla v topných systémech, jako palivo pro automobily a speciální zařízení a jako surovina při výrobě aerosolů.

V průmyslových odvětvích se jako palivo a surovina používá LPG (propan-butan a isobutan). Ve stavebnictví se zkapalněná směs používá pro svařování plynem a zpracování kovů.

LPG je široce používán velkými obchodními a skladovými podniky. Infrazářiče (ohřívače) jsou naplněny směsí propan-butanu. Absence zápachu a šetrnost k životnímu prostředí jsou přednostmi, kvůli kterým je tento plyn preferován pro tankovací vysokozdvižné vozíky provozované v potravinářském průmyslu, ale i ve skladech, kde se skladují potraviny.

Zkapalněný ropný plyn je oblíbený jako palivo pro automobily, úspěšně konkuruje tradičním palivům – benzínu a motorové naftě. Rozhodující roli v tomto případě hraje nižší cena LPG.

Zkapalněný zemní plyn (LNG)

LNG je směs zemních plynů, jejíž hlavní složkou je metan (75. 99 %). Látka se přemění na kapalinu kondenzací pod vlivem kryogenní teploty.

Hlavní charakteristiky LNG

Při atmosférickém tlaku dochází ke kondenzaci zemního plynu při teplotě -161,5 °C. Při zkapalňování LNG se jeho objem zmenší přibližně 600krát. V tomto stavu agregace je zemní plyn bezbarvý a bez zápachu a jeho hustota je 2x nižší než hustota vody. Nepálí, nemá chemickou agresivitu a není toxický. Kapalná látka vře při teplotě -158…-163 °C.

Výrobní technologie

Proces přeměny plynu na kapalinu probíhá ve fázích. V každé fázi se provádí komprese s mnohonásobným zmenšením objemu (z 5 na 12krát), ochlazením a přechodem do další fáze. Ke konečnému zkapalnění dochází při poklesu teploty v posledním stupni. Proces vyžaduje velký výdej energie – až 25 % z celkového množství obsaženého v látce.

Moderní průmysl využívá následující technologie výroby LNG:

• komprese – kondenzace pod vlivem konstantního tlaku;
• chladící proces kombinovaný se škrcení, který zajišťuje chlazení s prudkou expanzí látky.

Pro úspěšné zkapalňování plynu je důležitá kvalita tepelně izolačních materiálů a efektivní provoz zařízení pro výměnu tepla.

Postup při přepravě

Přeprava LNG zahrnuje následující fáze:

• námořní plavba tankeru se zkapalněným plynem;
• přeprava speciálními vozidly;
• dodávka na místo zpětného zplynování pomocí železničních cisteren;
• přeměna látky do plynného skupenství.

Po zpětném zplynování je dodávka konečným spotřebitelům realizována prostřednictvím plynovodů.

Сферы применения

Jako palivo se používá zkapalněný zemní plyn:

• osobní, nákladní a osobní vozidla;
• železniční a vodní dopravou;
• elektrárny v podnicích a jednotlivých zařízeních;
• obyvatel pro ekonomické a domácí potřeby.

V závislosti na úkolech se zkapalněný zemní plyn používá jako zdroj elektrické nebo tepelné energie a také chlad, který lze využít pro ekonomické účely.

Výhody LNG

Ve srovnání s tradičními druhy paliva má LNG určité výhody z hlediska energie, ekologie a komerčních aspektů. To je patrné při použití zkapalněného zemního plynu jako paliva pro plynové motory i elektrárny.

• zvýšené ukazatele minimálního hmotnostního spalovacího tepla a účinnosti zařízení;
• relativně nízké náklady, což umožňuje úsporu nákladů na palivo;
• vysoká čistota, která přispívá ke zvýšení životnosti zařízení.

Jako palivo pro kotle se místo tradičního topného oleje používá zkapalněný zemní plyn. Jeho použití umožňuje snížit náklady na energii, protože LNG nevyžaduje vytápění a recirkulaci. Ve srovnání s uhlovodíkovým palivem způsobuje plynné palivo menší opotřebení zařízení, protože nepodporuje korozi. Konečně použití LNG zjednodušuje údržbu systému, protože není potřeba tak často čistit spalovací komory, kouřovody a hořáky.

Mohlo by vás zajímat:

• Moskevská ropná rafinérie přechází na automatizovaný systém výdeje ropných produktů
• Vakuový plynový olej: co to je, kde se používá, typy
• Důsledky použití emulgovaného paliva
• Jaký je rozdíl mezi naftovým motorem a benzínovým motorem?
• Uzbekistán odmítá export plynu do Ruska v roce 2022

Stále máte otázky?

Vyplňte formulář zpětné vazby, naši manažeři vás budou kontaktovat!