Сжиженный газ (СУГ) как альтернатива природному газу
Занимаясь строительством своего дома в определённый момент всегда встаёт вопрос о том, чем же мы будем его отапливать? Но отвечая себе на этот вопрос мы в первую очередь определяемся с используемым топливом, т.е. применяемым энергоносителем. Выбор прост если мы располагаем доступом к магистральному (природному) газу, а если нам так не повезло, какие альтернативы мы имеем?
Электроэнергия, дизельное топливо, дрова, сжиженный газ? Каждое из топлив имеет свои преимущества и недостатки друг перед другом: электроэнергия дорогА и применение может быть существенно ограничено доступными лимитами, дизель немного дешевле, но оборудование имеет бОльшую стоимость, дрова дешевы, но процесс работы теплогенератора не автоматизируешь, кроме того есть ряд проблем при эксплуатации, т.о. при прочих равных, на данный момент, самым оптимальным вариантом станет сжиженный углеводородный газ (СУГ).
Практически любой газовый котел рассчитанный на природный газ можно перенастроить применение СУГ, но применение сжиженного газа в качестве энергоносителя для котельного оборудования имеет ряд нюансов.
Баллоны или газгольдер
Применение баллонов для хранения сжиженного газа — дешевое, но, к сожалению, не самое правильное решение.
Дело в том, что зеркало испарения газового баллона кране мало для такого потребителя как котел и, как следствие, при эксплуатации часто будет снижаться давление газа подходящего к котлу, а это крайне важный параметр: при недостаточном давлении снижается мощность, а пламя может прожигать горелочное устройство котла, а значит автоматика, защищая оборудование, будет выключать его, не говоря уже о потребности в частой дозаправке газом. Применение батареи баллоном из 3-5 штук несколько облегчает проблему, но не решает. Кроме того, неэффективно используется объем баллонов, в случае баллонной батареи дозаправка требуется еще 30-40% емкости баллонов. Таким образом, использование баллонов обосновано только если сжиженный газ является временной мерой до подключения природного газа или же мощность котла очень невелика, до 30 кВт. Во всех остальных случаях более правильным решением будет установка резервуара для СУГ — газгольдера.
Установка газгольдера на 5м3 позволит снабжать топливом дом порядка 180-200 м2 площади весь отопительный сезон, т.е дозаправка емкости необходима 1-2 раза в год. Большая площадь испарения позволяет обеспечить стабильность давления практически независимо от уровня топлива, кроме того благодаря подземному расположению испарение газа поддерживается теплом грунта и не зависит от температуры на улице. В этом плане подземные емкости с высокой горловиной более выгодны для стабильной работы оборудования.
Пропан или бутан
Проблема заключена в физических свойствах этих газов: температура кипения -42 ⁰С и 0 ⁰С, а также теплотворная способность 25 и 34 кВтч/м3 (для пропана и бутана, соответственно). СУГ — это пропан-бутановая смесь, притом что их соотношение не постоянно и определяется сколько не нормативно (летний или зимний состав), а добросовестностью продавца.
Таким образом, невозможно гарантировать постоянство топлива, а значит точность настройки, стабильность и эффективность работы оборудования. В идеале, после очередной заправки желательно проверить качество горения и, возможно, провести регулировку, но этому процессу есть интересная альтернатива — котлы надувными горелками и автоматической настройкой качества сжигания.
Котел обычный или конденсационный.
С этим вопросом все достаточно просто. При использовании относительно дорогого топлива как сжиженный газ, применение традиционных котлов заслуживает внимания только если необходим энергонезависимый или просто максимально простой котел.
Экономически целесообразна установка современного конденсационного котла, для примера: для отопления дома 200 м3 обычный котел израсходует 5 000 кг/год, конденсационный — 4300 кг/год, таким образом разница в стоимости обычного и конденсационного котла окупается не более чем за 2 года.
Источник: https://viessmann.academy/articles/potrebitelyu/45-sjijennyiy-gaz-sug-kak-alternativa-prirodnomu-gazu
Как сжижать газы? Производство и использование сжиженного газа :
Более 30 лет в СССР, затем в России сжиженные и сжатые газы применяются в народном хозяйстве. За это время пройден достаточно трудный путь по организации учета сжиженных газов, разработке технологий по их перекачке, измерению, хранению, транспортировке.
От сжигания до признания
Исторически сложилось, что потенциал газа как источника энергии был недооценен в нашей стране.
Не видя экономически обоснованных сфер применения, нефтепромышленники старались избавиться от легких фракций углеводородов, сжигали их без пользы.
В 1946 году выделение газовой промышленности в самостоятельную отрасль революционно изменило ситуацию. Объём добычи этого типа углеводородов резко увеличился, как и соотношение в топливном балансе России.
Когда ученые и инженеры научились сжижать газы, стало возможным строить газосжижающие предприятия и доставлять голубое топливо в отдаленные районы, не оборудованные газопроводом, и использовать в каждом доме, в качестве автомобильного топлива, на производстве, а также экспортировать его за твердую валюту.
Что такое сжиженные углеводородные газы
Они делятся на две группы:
- Сжиженные углеводородные газы (СУГ) — представляют собой смесь химических соединений, состоящую в основном из водорода и углерода с различной структурой молекул, то есть смесь углеводородов различной молекулярной массы и различного строения.
- Широкие фракции легких углеводородов (ШФЛУ) — включают большей частью смеси легких углеводородов гексановой (С6) и этановой (С2) фракций. Их типичный состав: этан 2-5 %, сжиженный газ фракций С4-С5 40-85%, гексановая фракция С6 15-30%, на пентановую фракцию приходится остаток.
Сжиженный газ: пропан, бутан
В газовом хозяйстве именно СУГ применяются в промышленном масштабе. Их основными компонентами являются пропан и бутан. Также в виде примесей в них содержатся более легкие углеводороды (метан и этан) и более тяжелые (пентан).
Все перечисленные компоненты являются предельными углеводородами. В состав СУГ могут входить также непредельные углеводороды: этилен, пропилен, бутилен.
Бутан-бутилены могут присутствовать в виде изомерных соединений (изобутана и изобутилена).
Технологии сжижения
Сжижать газы научились в начале XX века: в 1913 году за сжижение гелия вручена Нобелевская премия голландцу К. О. Хейке. Некоторые газы доводятся до жидкого состояния простым охлаждением без дополнительных условий. Однако большинство углеводородных «промышленных» газов (углекислый, этан, аммиак, бутан, пропан) сжижаются под давлением.
Производство сжиженного газа осуществляется на газосжижающих заводах, расположенных либо около месторождений углеводородов, либо на пути магистральных газопроводов около крупных транспортных узлов.
Сжиженный (или сжатый) природный газ можно легко доставить автомобильным, железнодорожным или водным транспортом к конечному потребителю, где его можно хранить, после чего снова преобразовать в газообразное состояние и подавать в сеть газоснабжения.
Специальное оборудование
Для того чтобы сжижать газы, используются специальные установки. Они значительно уменьшают объём голубого топлива и повышают плотность энергии. С их помощью можно осуществлять различные способы переработки углеводородов в зависимости от последующего применения, свойств исходного сырья и условий окружающей среды.
Установки по сжижению и сжатию предназначены для обработки газа и имеют блочное (модульное) исполнение либо полностью контейнеризированы.
Благодаря регазификационным станциям становится возможным обеспечение дешёвым природным топливом даже самых отдалённых регионов.
Система регазификации также позволяет хранить природный газ и подавать его необходимое количество в зависимости от потребности (например, в периоды пикового потребления).
Использование сжиженного газа
Большинство различных газов в сжиженном состоянии находят практическое применение:
- Жидкий хлор используют для дезинфекции и отбеливания тканей, применяется как химическое оружие.
- Кислород — в лечебных учреждениях для пациентов с проблемами дыхания.
- Азот — в криохирургии, для замораживания органических тканей.
- Водород — как реактивное топливо. В последнее время появились автомобили на водородных двигателях.
- Аргон — в промышленности для резки металлов и плазменной сварки.
Также можно сжижать газы углеводородного класса, наиболее востребованные из которых — пропан и бутан (н-бутан, изобутан):
- Пропан (C3H8) является веществом органического происхождения класса алканов. Получают из природного газа и при крекинге нефтепродуктов. Бесцветный газ без запаха, малорастворим в воде. Применяют как топливо, для синтеза полипропилена, производства растворителей, в пищевой промышленности (добавка E944).
- Бутан (C4H10), класс алканов. Бесцветный горючий газ без запаха, легко сжижаемый. Получают из газового конденсата, нефтяного газа (до 12%), при крекинге нефтепродуктов. Используют как топливо, в химической промышленности, в холодильниках как хладоген, в пищевой промышленности (добавка E943).
Характеристики СУГ
Основное преимущество СУГ — возможность их существования при температуре окружающей среды и умеренных давлениях как в жидком, так и в газообразном состоянии. В жидком состоянии они легко перерабатываются, хранятся и транспортируются, в газообразном имеют лучшую характеристику сгорания.
Состояние углеводородных систем определяется совокупностью влияний различных факторов, поэтому для полной характеристики необходимо знать все параметры. К основным из них, поддающимся непосредственному измерению и влияющим на режимы течения, относятся: давление, температура, плотность, вязкость, концентрация компонентов, соотношение фаз.
Система находится в равновесном состоянии, если все параметры остаются неизменными. При таком состоянии в системе не происходит видимых качественных и количественных метаморфоз. Изменение хотя бы одного параметра нарушает равновесное состояние системы, вызывая тот или иной процесс.
Свойства
При хранении сжиженных газов и транспортировании их агрегатное состояние меняется: часть вещества испаряется, трансформируясь в газообразное состояние, часть конденсируется — переходит в жидкое. Это свойство сжиженных газов является одним из определяющих при проектировании систем хранения и распределения.
При отборе из резервуаров кипящей жидкости и транспортировании ее по трубопроводу часть жидкости испаряется из-за потерь давления, образуется двухфазный поток, упругость паров которого зависит от температуры потока, которая ниже температуры в резервуаре.
В случае прекращения движения двухфазной жидкости по трубопроводу давление во всех точках выравнивается и становится равным упругости паров.
Источник: https://www.syl.ru/article/179946/new_kak-sjijat-gazyi-proizvodstvo-i-ispolzovanie-sjijennogo-gaza
Самые важные факты о свойствах СУГ
Утверждения об отличных характеристиках топливных смесей обычно слишком общие и малоинформативные. Мы восполняем недостаток информации — в этой статье приведены фактические данные о сжиженных углеводородных газах (СУГ). Они будут полезны всем, кто уже использует такое топливо или только планирует автономную газификацию своего дома (коммерческого объекта).
Что такое СУГ и в чем их главная особенность?
Под названием «сжиженные углеводородные газы» имеются в виду смеси низкомолекулярных углеводородов — пропана и бутана. Их основное отличие состоит в легком переходе из газообразной фазы в жидкую и наоборот:
- В условиях нормального атмосферного давления и при обычной температуре окружающей среды компоненты смеси являются газами.
- С незначительным увеличением давления (без снижения температуры) углеводороды СУГ превращаются в жидкости. При этом их объем резко уменьшается.
Такие свойства позволяют легко транспортировать и хранить СУГ. Ведь достаточно закачать смесь в закрытую емкость под давлением, чтобы она стала жидкой и получила небольшой объем.
А перед эксплуатацией СУГ испаряется, и дальше его можно использовать точно так же, как обычный природный газ. При этом смесь бутана и пропана имеет более высокий коэффициент полезного действия.
Удельная теплота сгорания сжиженного газа примерно на 25 % выше, чем природного.
Производят СУГ на газоперерабатывающих заводах из попутного нефтяного газа или конденсатной фракции природного газа.
Во время переработки сырье разделяют на легкие и тяжелые фракции — этан, метан, газовый бензин и т.д. Две из них — пропан и бутан — дальше перерабатываются в сжиженный газ.
Их очищают от примесей, смешивают в нужном соотношении, сжижают и транспортируют в хранилища или к потребителю.
Свойства составляющих СУГ — пропана и бутана
Оба газа являются низкомолекулярными предельными углеводородами:
- Пропан (С3Н8). В линейную молекулу входят три атома углерода и восемь — водорода. Газ идеально подходит для применения в российских климатических условиях — его температура кипения составляет -42,1 °С. При этом до -35 °С пропан сохраняет высокую упругость паров. То есть, он хорошо испаряется естественным путем и транспортируется по наружному трубопроводу даже в самую суровую зиму. Чистый сжиженный пропан можно использовать в надземных газгольдерах и баллонах — сбоев в поступлении газа во время морозов не будет.
- Бутан (С4Н10). Состоит из четырех атомов углерода и десяти атомов водорода. Молекула может быть линейной или разветвленной. Бутан имеет более высокую теплотворную способность, чем пропан, и дешевле стоит. Но у него есть серьезный недостаток. Температура кипения бутана — всего -0,5 °С. Это значит, что при малейшем морозе он будет оставаться в жидком состоянии. Естественное испарение бутана при температуре ниже -0,5 °С прекращается, и для получения газа приходится использовать дополнительный подогрев.
Из приведенной информации получаем важный вывод: температура сжиженной пропан-бутановой смеси в газгольдере или баллоне всегда должна быть положительной. Иначе бутан не будет испаряться и появятся проблемы с газоснабжением.
Чтобы добиться нужной температуры, газгольдеры устанавливают подземно (здесь их подогревает геотермальное тепло). Другой вариант — оборудовать емкость электроподогревом (испарителем).
Заправленные баллоны всегда держат в помещениях.
От чего зависит качество СУГ?
Итак, сжиженный газ, поставляемый для систем автономной газификации, это всегда смесь. В официальных документах она проходит как СПБТ — смесь пропана и бутана технических.
Кроме этих двух газов, в СУГ всегда есть небольшой объем примесей — воды, щелочей, непредельных углеводородов и т.д.
Качество смеси зависит от соотношения в ней пропана и бутана, а также от количества и типа примесей:
- Чем больше в СПБТ пропана, тем лучше она будет испаряться в холодное время года. Правда, сжиженные газы с повышенной концентрацией пропановой составляющей дороже стоят, поэтому их обычно используют лишь в качестве зимнего топлива. В любом случае, в условиях российского климата нельзя использовать смесь с содержанием бутана более 60 %. Она будет испаряться только при наличии испарителя.
- Чем больше в СУГ примесей, тем хуже для газового оборудования. Непредельные углеводороды не сгорают полностью, а полимеризуются и коксуются. Их остатки загрязняют оборудование и резко сокращают срок его службы. Тяжелые фракции — вода и щелочи — также не идут на пользу технике. Многие вещества остаются в резервуаре и трубопроводах в виде неиспаряемого конденсата, который снижает эффективность системы. Кроме того, примеси не дают такого количества тепла, как пропан и бутан, поэтому их повышенная концентрация понижает КПД топлива.
Полезные факты о сжиженных газах
- Пропан-бутановая смесь отлично смешивается с воздухом, равномерно горит и полностью сгорает, не оставляя на элементах оборудования сажи и нагара.
- СУГ в газообразном состоянии тяжелее воздуха: пропан — в 1,5 раза, бутан — в 2 раза. При утечке смесь опускается вниз. Поэтому резервуары со сжиженным газом нельзя устанавливать над подвалами и колодцами. Зато подземный газгольдер абсолютно безопасен — даже при его повреждении газовая смесь уйдет в нижние слои грунта. Там она не сможет смешаться с воздухом и взорваться или загореться.
- Жидкая фаза СУГ имеет очень высокий коэффициент теплового расширения (0,003 для пропана и 0,002 для бутана на каждый градус повышения температуры). Это примерно в 16 раз выше, чем у воды. Поэтому газгольдеры нельзя заправлять более чем на 85 %. Иначе при повышении температуры жидкая смесь может сильно расшириться и в лучшем случае занять весь объем резервуара. Тогда места для испарения просто не останется и газ в систему поступать не будет. В худших случаях чрезмерное расширение жидкой смеси приводит к разрывам газгольдеров, большим утечкам и образованию взрыво- и пожароопасных смесей с воздухом.
- При испарении 1 л жидкой фазы СУГ образуется 250 л газа. Поэтому так опасны резервуары со сжиженной смесью, установленные внутри помещений. Даже при незначительной утечке жидкой фазы происходит ее моментальное испарение, и комната наполняется огромным количеством газа. Газо-воздушная смесь в этом случае быстро достигает взрывоопасного соотношения.
- Испарение жидкой фазы на воздухе происходит очень быстро. Пролитый на кожу человека сжиженный газ вызывает обморожение.
- Чистые пропан и бутан — газы без запаха. К ним специально добавляют сильно пахнущие вещества — одоранты. Как правило, это соединения серы, чаще всего — этилмеркаптан. Они имеют очень сильный и неприятный запах, который «сообщает» человеку об утечке газа.
- Смесь обладает высокими теплотворными способностями. Так, при сжигании 1 куб. м газообразного пропана используется 24 куб. м воздуха, бутана — 31 куб. м воздуха. В результате сгорания 1 кг смеси выделяется в среднем 11,5 кВт·ч энергии.
Источник: http://GazSever.com/o-szhizhennom-gaze
На чем ездить: газ или бензин?
Бензин в качестве горючего был использован спустя два десятилетия, когда Г. Даймлер создал бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Бензиновый мотор заменил лошадь в первых «самодвижущихся колясках» — автомобилях.
Повсеместный рост количества автомобилей потребовал значительного увеличения объемов производства бензина. О газе как о возможном моторном топливе надолго забыли. Лишь через 100 лет после Барнетта, в конце тридцатых годов нашего столетия, возродилась мысль о его использовании. Тогда появились первые газогенераторные автомобили. Газ вырабатывался в топке, а оттуда подавался в двигатель.
Бензин дорожает, и уже давно его пытаются заменить. И природным газом, и синтезированными газами и жидкостями, например — спиртом, который гонят из самого разного сырья: от тростника до апельсиновых корок.
Стоит также уточнить, что все эти виды топлива менее опасны для окружающей среды, чем бензин.
Октановое число 105?
Исследования опровергли устоявшееся мнение, что использование газа вместо бензина — вынужденная мера. Газовое топливо сгорает полнее, поэтому концентрация окиси углерода в выхлопе газового двигателя в несколько раз меньше.
Автомобиль на бензине выбрасывает в атмосферу сернистый газ, который образуется от сгорания сернистых компонентов топлива, и тетраэтилсвинец. В природном газе серы, как правило, нет, а поэтому в выхлопах газового двигателя нет ни сернистого газа, ни соединений свинца.
В отработанных газах бензинового двигателя из-за неполного сгорания топлива содержится и окись углерода (СО) — токсичное для человека вещество.
И газовые, и бензиновые автомобили выбрасывают в атмосферу одинаковое количество углеводородов. Для здоровья человека опасны не сами углеводороды, а продукты их окисления.
Двигатель, работающий на бензине, выбрасывает сравнительно легко окисляющиеся вещества — этил и этилен, а газовый двигатель — метан, который из всех предельных углеводородов наиболее устойчив к окислению.
Поэтому углеводородный выброс газового автомобиля менее опасен.
Газ как моторное топливо не только не уступает бензину, но и превосходит его по своим свойствам.
Двигатель внутреннего сгорания автомобиля работает по классическому четырехтактному циклу. Газообразная смесь воздуха и топлива всасывается в цилиндр двигателя, сжимается поршнем, воспламеняется искрой, давит на поршень и двигает шатунный механизм, а затем выбрасывается из цилиндра.
Чем сильнее можно сжать топливо без возникновения детонации, тем больше мощность двигателя. Антидетонационную способность топлива определяют октановым числом. Чем оно выше, тем лучше топливо. Среднее октановое число природного газа — 105 — недостижимо для любых марок бензина. Как известно, повсеместно используется АИ 92−93, 95 или 98, что и соответствует октановому числу.
Двигатель внутреннего сгорания работает на смеси воздуха и распыленного топлива. Для воспламенения смеси нужна определенная концентрация топлива. Газ, в сравнении с бензином, горит при меньших концентрациях, т. е. при более «бедных» смесях.
В случае повышения концентрации газа и обогащения смеси можно добиться увеличения мощности двигателя. Обедняя смесь, наоборот, можно понизить мощность.
Возникает возможность изменением состава смеси регулировать мощность двигателя: газ как топливо значительно «послушнее» бензина.
Эксплуатация показала, что автомобили на газе более выносливы — в полтора-два раза дольше работают без ремонта. При сгорании газа образуется меньше твердых частиц и золы, вызывающих повышенный износ цилиндров и поршней двигателя.
Кроме того, масляная пленка дольше держится на металлических поверхностях — ее не смывает жидкое топливо, и, наконец, газ практически не вызывает коррозию металла. Здесь же стоит упомянуть о самом интервале замены масла и свечей.
При использовании в качестве топлива газа интервал увеличивается в 1,5 раза.
А теперь рассмотрим виды газа.
Метан
В переходе на газовое топливо есть свои сложности. Так, например, плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше.
Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа. Это можно достичь сжатием метана до 20…25 МПа (200…250 атмосфер).
Для хранения в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях (многие видели на крыше автобусов баллоны — так вот это именно они).
Природный газ-метан способен резко уменьшать объем (в 600 раз) при его низкотемпературном cжижении. Такой жидкий газ можно перевозить в специальных «бензобаках» при давлении не более 6 атмосфер (давление воды в водопроводном кране).
Имеется множество технических разработок и патентов по реализации такой технологии получения жидкого метана. Во всем мире уже производится и потребляется много миллионов тонн охлажденного (до температуры около -120°C) метана.
Крупнейшими производителями является Индонезия, Алжир, Ливия, США, Норвегия и т. д. Для перевозки используются танкеры-метановозы водоизмещением до 120000 тонн (Япония) Продуктами полного сгорания метана являются безвредные вещества — углекислый газ и вода.
Именно поэтому мы не испытываем неудобств на наших кухнях, где иногда целый день горят газовые (метановые) горелки.
Пропан-бутан
Пропан-бутан — синтетическое топливо. Его получают из нефти и сконденсированных нефтяных попутных газов. Чтобы эта смесь оставалась жидкой, ее хранят и перевозят под давлением в 1,6 МПа (16 атмосфер). Газобаллонная аппаратура для сжиженного пропан-бутана несколько проще. Процесс заправки машин на газонаполнительных станциях несложен и очень похож на заправку бензином.
По своим свойствам сжиженный пропан-бутан почти не отличается от сжатого природного газа. То же высокое октановое число, те же неплохие экологические и эксплуатационные показатели.
Есть у сжиженного пропан-бутана и преимущество перед метаном — 225 литров этого горючего хватает на пробег около 500 километров, а метана, помещающегося в восьми баллонах — на вдвое меньший.
На сжиженном газе работает вдвое меньше машин, чем на сжатом и вот почему. Пропан-бутана получают в 20…25 раз меньше, чем добывают природного газа.
Однако, при всех этих преимуществах автовладельцы не спешат переходить на газ. И этому есть объяснение. Во-первых, за газовое оборудование нужно сразу заплатить. И уж если платить, то за импортное.
Сама эксплуатация автомобиля на газу (особенно в зимний период) имеет свои недостатки (хотя и летом они также проявляются), ну и, конечно, многих смущает сам баллон, который нужно установить в багажнике любимого железного коня.
Ставить ли газ? Из каких соображений исходить? Теперь, думаю, у вас будет меньше вопросов и сомнений для принятия решения.
Источник: https://ShkolaZhizni.ru/@time023/posts/3981/
Техническая библиотека
Сжиженный природный газ (СПГ) — природный газ, искусственно сжиженный путем охлаждения до −160 °C, для облегчения хранения и транспортировки.
СПГ представляет собой бесцветную жидкость без запаха, плотность которой в 2 раза меньше плотности воды.
На 75-99 % состоит из метана. Температура кипения −158…−163 °C.
В жидком состоянии не горюч, не токсичен, не агрессивен.
Для использования подвергается испарению до исходного состояния.
При сгорании паров образуется диоксид углерода и водяной пар.
В промышленности газ сжижают как для использования в качестве конечного продукта, так и с целью использования в сочетании с процессами низкотемпературного фракционирования ПНГ и природных газов, позволяющие выделять из этих газов газовый бензин, бутаны, пропан и этан, гелий.
СПГ получают из природного газа путем сжатия с последующим охлаждением.
При сжижении природный газ уменьшается в объеме примерно в 600 раз.
1 тонна СПГ — это примерно 1,38 тыс м3 природного газа.
Процесс сжижения идет ступенями, на каждой из которых газ сжимается в 5-12 раз, затем охлаждается и передается на следующую ступень.
Собственно сжижение происходит при охлаждении после последней стадии сжатия.
Процесс сжижения таким образом требует значительного расхода энергии — до 25 % от ее количества, содержащегося в сжиженном газе.
Ныне применяются 2 техпроцесса:
– конденсация при постоянном давлении (компримирование), что довольно неэффективно из-за энергоемкости
– теплообменные процессы: рефрижераторный — с использованием охладителя и турбодетандерный/дросселирование с получением необходимой температуры при резком расширении газа.
В процессах сжижения газа важна эффективность теплообменного оборудования и теплоизоляционных материалов.
При теплообмене в криогенной области увеличение разности температурного перепада между потоками всего на 0,5ºС может привести к дополнительному расходу мощности в интервале 2 — 5 кВт на сжатие каждых 100 тыс м3 газа.
Недостаток технологии дросселирования — низкий коэффициент ожижения — до 4%, что предполагает многократную перегонку.
Применение компрессорно-детандерной схемы позволяет повысить эффективность охлаждения газа до 14 % за счет совершения работы на лопатках турбины.
Термодинамические схемы позволяют достичь 100% эффективности сжижения природного газа:
– каскадный цикл с последовательным использованием в качестве хладагентов пропана, этилена и метана путем последовательного снижения их температуры кипения,
– цикл с двойным хладагентом — смесью этана и метана,
– расширительные циклы сжижения.
Известно 7 различных технологий и методы сжижения природного газа.
– для производства больших объемов СПГ лидируют техпроцессы AP-SMR™, AP-C3MR™ и AP-X™ с долей рынка 82% компании Air Products;
– технология Optimized Cascade, разработанная ConocoPhillips;
– использование компактных GTL-установок, предназначенных для внутреннего использования на промышленных предприятиях;
– локальные установки производства СПГ могут найти широкое применение для производства газомоторного топлива (ГМТ);
– использование морских судов с установкой сжижения природного газа (FLNG), которые открывают доступ к газовым месторождениям, недоступным для объектов газопроводной инфраструктуры.
– использование морских плавающих платформ СПГ, к примеру, которая строится компанией Shell в 25 км от западного берега Австралии.
Процесс сжижения газа:
Оборудование СПГ-завода:
– установка предварительной очистки и сжижения газа,
– технологические линии производства СПГ.
– резервуары для хранения, в тч специальные криоцистерны, устроенные по принципу сосуда Дюара.
– для загрузки на танкеры — газовозы,
– для обеспечения завода электроэнергией и водой для охлаждения.
Существует технология, позволяющая сэкономить на сжижении до 50 % энергии, с использованием энергии, теряемой на газораспределительных станциях при дросселировании природного газа от давления магистрального трубопровода (4-6 МПа) до давления потребителя (0,3-1,2 МПа).
При этом используется как собственно потенциальная энергия сжатого газа, так и естественное охлаждение газа при снижении давления.
При этом дополнительно экономится энергия, необходимая для подогрева газа перед подачей к потребителю.
Чистый СПГ не горит, сам по себе не воспламеняем и не взрывается.
На открытом пространстве при нормальной температуре СПГ возвращается в газообразное состояние и быстро растворяется в воздухе.
При испарении природный газ может воспламениться, если произойдет контакт с источником пламени.
Для воспламенения необходимо иметь концентрацию испарений в воздухе от 5 % до 15 %.
Если концентрация до 5 %, то испарений недостаточно для начала возгорания, а если более 15 %, то в окружающей среде становится слишком мало кислорода.
Для использования СПГ подвергается регазификации — испарению без присутствия воздуха.
СПГ является важным источником энергоресурсов для многих стран, в том числе Японии ,Франции, Бельгии, Испании, Южной Кореи.
Транспортировка СПГ — это процесс, включающий в себя несколько этапов:
– морской переход танкера — газовоза;
– автодоставка с использованием спецавтотранспорта;
– ж/д доставка с использованием вагонов-цистерн.
– регазификация СПГ до газообразного состояния.
Регазифицированный СПГ транспортируется конечным потребителям по газопроводам.
Основные производители СПГ по данным 2009 г:
Катар -49,4 млрд м³, Малайзия — 29,5 млрд м³; Индонезия-26,0 млрд м³; Австралия — 24,2 млрд м³; Алжир — 20,9 млрд м³; Тринидад и Тобаго -19,7 млрд м³.
Основные импортеры СПГ в 2009 г: Япония — 85,9 млрд м³; Республика Корея -34,3 млрд м³; Испания- 27,0 млрд м³; Франция- 13,1 млрд м³; США — 12,8 млрд м³; Индия-12,6 млрд м³.
Производство СПГ в России
На 2018 г в РФ действует 2 СПГ-завода.
СПГ-завод проекта Сахалин-2 запущен в 2009 г, контрольный пакет принадлежит Газпрому, у Shell доля участия 27,5%, японских Mitsui и Mitsubishi — 12,5% и 10% .
По итогам 2015 г производство составило 10,8 млн т/год, превысив проектную мощность на 1,2 млн т/год.
Однако из-за падения цен на мировом рынке доходы от экспорта СПГ в долларовом исчислении сократились по сравнению с 2014 г на 13,3% до 4,5 млрд долл США/год.
2м крупным игроком на рынке российского СПГ становится компания Новатэк, которая в январе 2018 г ввела в эксплуатацию СПГ — завод на проекте Ямал-СПГ.
Новатэк-Юрхаровнефтегаз (дочернее предприятие Новатэка ) выиграл аукцион на право пользования Няхартинским участком недр в ЯНАО.
Няхартинский участок нужен компании для развития проекта Арктик СПГ. Это 2й проект Новатэка, ориентированный на экспорт СПГ.
До 2020 г в США будут введены в эксплуатацию 5 терминалов по экспорту СПГ общей мощностью 57,8 млн т/год.
На европейском газовом рынке начнется противостояние американского СПГ и российского сетевого газа.
Источник: https://neftegaz.ru/tech_library/view/4056-Szhizhennyj-prirodnyj-gaz-SPG-tehnologii-szhizheniya
Плюсы и минусы газового оборудования на автомобиле
Цены не бензин год от года становятся все выше и выше, и хотя нефть подешевела, снижение стоимости горючего не предвидится. Корень проблемы — в налогах на нефтяников, с которых государство пытается собрать как можно больше денег для пополнения казны. Весь трагизм ситуации в том, что рядовые автомобилисты повлиять на текущий ход событий никак не могут.
Однако и сэкономить на горючем для многих тоже будет совсем не лишним — кризис заставляет искать любые возможности для сбережения семейного бюджета. Один из немногих выходов из положения предполагает оснащение свой машины газобаллонным оборудованием (ГБО). Но стоит ли игра свеч? Сегодня мы попытаемся это выяснить.
Установка ГБО на авто: плюсы
Для начала следует рассказать о достоинствах газового оборудования:
1) Экономическая составляющая. Иногда она является решающей при оснащении авто ГБО. В настоящий момент газ и в самом деле куда дешевле бензина, так что, казалось бы, громадная экономия очевидна.
Но есть один нюанс — после запуска двигателя требуется немного поработать на бензине, и только потом можно переключаться на газ.
Так что разница в затратах на заправку машины все же будет, но не такая очевидная, как представляется на первый взгляд.
2) Экология. В первую очередь, это справедливо для владельцев карбюраторных автомобилей — перевод их на газ сильно снижает количество вредных веществ в выхлопе.
Разница с современными инжекторными моторами с катализатором в глушителе незначительна.
Правда, никакой выгоды, кроме осознания своего вклада в борьбу с парниковым эффектом, вам это не даст: в отличие от ЕС, в нашей стране ни льгот, ни дотаций за установку ГБО не предусмотрено.
3) Плавная работа двигателя. Горючая смесь, состоящая исключительно из газов, гораздо лучше сгорает. Детонаций нет абсолютно, в результате имеем более тихую и плавную работу силовой установки.
4) Продление срока службы мотора без капремонта. Газ лишен всяких примесей, которые могут быть в бензине, и оказывает гораздо менее деструктивное влияние на масло. Вкупе с полным отсутствием детонации это формирует довольно щадящий режим работы двигателя, и он потребует серьезных денежных вливаний на более значительном пробеге.
Установка ГБО на авто: минусы
Теперь поговорим и о недостатках:
1) Компоненты ГБО и стоимость работ по их установке специалистами стоят ощутимых денег (в среднем — от 30 000 руб.). Впрочем, если у вас есть соответствующее образование, можно существенно сэкономить, смонтировав систему самому. Но самостоятельная установка производится на свой страх и риск, и если вы сделали что-то не так, последствия лягут исключительно на ваши плечи.
2) Газовый баллон «съедает» вместимость багажного отсека.
В случае со сжиженным газом можно исхитриться и поставить тороидальный баллон вместо запаски и возить с собой ремкомплект или докатку.
Со сжатым газом такой трюк не пройдет, и баллон разместится в салоне безо всяких вариантов. Для коммерческого транспорта эта проблема неактуальна; там любые баллоны размещаются снаружи.
3) При утечке газа он становится крайне пожароопасен. В случае ДТП это может стать вопросом жизни и смерти.
Чем сжиженный газ отличается от сжатого
Как известно, существуют сжиженный и сжатый газы, и оба они используются в качестве топлива. Поэтому встает вопрос — а что лучше?
Однозначного ответа нет. Обыкновенно, решающую роль играет наличие в городе, где вы живете, АГНКС (там заправляют сжатым газом) или ГНС (соответственно, сжиженным). Но если в наличии и то, и другое, нужно принимать во внимание особенности вида топлива.
Сжатый газ — это метан, закачанный в баллон под очень большим давлением. Из-за физических свойств его для полноценной заправки автомобиля требуется много.
К счастью, метан очень дешев, но для его хранения используются стальные баллоны, и на машину (или внутрь ее, если она легковая) устанавливаются сразу несколько штук.
В заправленном виде (да и сами по себе) они много весят, вследствие чего нашли широкое применение на коммерческом транспорте и автобусах.
Сжиженный газ — это смесь из пропана, бутана и ряда других веществ. Более дорогостоящий, нежели метан.
Он тоже хранится в баллонах, но под воздействием большого давления пропан-бутан переходит в жидкое состояние, вследствие чего для автомобиля обычно хватает 1 баллона.
Баллоны имеют различную форму, и могут быть установлены как снаружи, так и внутри автомобиля, в т.ч. и вместо запасного колеса. Применительно к России более популярен, чем сжатый газ, потому что сеть ГНС гораздо шире, чем АГНКС.
Резюмируем. Рассматривая возможность установки ГБО на свой автомобиль, нужно учитывать 3 фактора:
- №1 — насколько оправданы затраты на установку в плане сроков их окупаемости. При использовании авто только летом или просто при малом годовом пробеге ставить газовое оборудование практически бессмысленно.
- №2 — есть ли поблизости газовая заправка и какого она типа. Это определит тип топлива — сжатый или сжиженный газ.
- №3 — какая у вас машина. Если легковая, то лучше поставить тороидальный баллон со сжиженным газом. Если транспорт коммерческий, то тут нужно смотреть по маршрутам перевозок и наличию на них заправок определенного типа. В зависимости от этого и выбирайте метан или пропан-бутан.
Источник: http://PortalVAZ.ru/plyusy-i-minusy-gazovogo-oborudovaniya-na-avtomobile/
В чем разница между сжатым, сжиженным природным газом и водородом?
СПГ — один из самых популярных видов альтернативного топлива. Среди его особенностей — то, что этот газ хранится на транспортном средстве в резервуарах высокого давления от 20 до 25 МПа (от 200 до 250 бар, или от 3000 до 3600 фунтов на квадратный дюйм).
Это топливо состоит в основном из метана и вытягивается из газовых скважин или во время добычи сырой нефти.
В процессе поставок по трубопроводной системе он также содержит углеводороды, такие как этан и пропан и другие газы, такие как гелий, азот, диоксид углерода, соединения серы и водяной пар. Ароматизатор на основе серы обычно добавляют к сжатому газу для облегчения обнаружения утечек.
Природный газ легче воздуха и, таким образом, как правило, он рассеивается в случае утечки, что дает ему значительное преимущество в отношении безопасности, по сравнению с бензином или сжиженным газом.
СПГ является природным газом, который хранится в виде охлажденной жидкости. Температура, необходимая для конденсации природного газа зависит от его точного состава, но это число, как правило, между -120 и -170 С (-184 и -274 F). Преимуществом СПГ является то, что он предлагает плотность, сравнимую с бензином и дизельным топливом, снижая частоту дозаправки.
Недостатком, однако, является высокая стоимость криогенного хранения на транспортных средствах, что является главным требованием инфраструктуры раздаточных станций СПГ, заводов и транспортных средств.
СПГ уже находит свое место даже в тяжелых условиях эксплуатации в таких странах, как США, Япония, Великобритании и некоторых странах Европы.
Сжиженный газ, или сжиженный нефтяной газ (его еще называют автогазом, поскольку он широко используется на транспорте), состоит преимущественно из пропана, пропилена, бутана и бутилена в различных соотношениях.
Его получают в качестве побочного продукта переработки природного газа и переработки нефти. Составляющие этого топлива также представляют собой разные виды газов при нормальных температурах и давлении. Однако существуют и некоторые сложности. Так, состав СНГ может изменяться, что становится причиной скачков в производительности двигателя.
Поскольку при обычных давлении и температуре СНГ будет испаряться, его хранят в герметичных баллонах из стали. Он тяжелее воздуха, поэтому если происходит утечка, газ будет оседать внизу и может скапливаться в подвалах, что повышает опасность взрыва. Вот почему, LPG-автомобили запрещают ставить в крытых и многоуровневых паркингах.
Водород, или Н2, газ, который воспламеняется и горит в таких низких концентрациях, как 4% H2 в воздухе. Для автомобильных применений водород, как правило, используется в двух формах: внутреннего сгорания или конверсии топливного элемента.
При горении он, по существу, горит, как обычные газообразные виды топлива, в то время как топливный элемент использует водород для выработки электроэнергии, что, в свою очередь, используется для питания электродвигателей на транспортном средстве.
Газообразный водород должен производиться специально и, следовательно, он представляет собой носитель для хранения энергии, а не является источником энергии. Энергия, используемая для его производства, как правило, содержится в более простых источниках.
Водород характеризуется очень низким уровнем выбросов и возможностью удобного хранения энергии. Тем не менее, многие считают, что технические проблемы, решение которых необходимо для реализации этих выгод, может задержать широкое внедрение водород в течение следующих нескольких десятилетий.
Водород могут получать с использованием различных термохимических методов, использующих метан (природный газ), сжиженный нефтяной газ, уголь или биомассу (газификации биомассы), электролиза воды или с помощью процесса, называемого термолизом. Каждый из этих методов создает свои собственные проблемы.
Источник: https://lpgtech.ua/v-chem-raznica-mezhdu-szhatym-szhizhennym-prirodnym-gazom-i-vodorodom/
Сжиженный углеводородный газ — классификация, свойства и технологические преимущества
На постсоветском пространстве термин «СУГ» обычно вызывает ассоциацию с пропаном-бутаном и его применением в качестве топлива для автономных систем газификации объектов. Однако в действительности сжиженный углеводородный газ — это куда более широкая линейка углеводородов, к которой помимо пропана и бутана можно отнести метан, этилен, изобутан и их смеси.
Терминология СУГ
В мировой практике сжиженный пропан-бутан принято называть нефтяным газом (СНГ), поскольку данные углеводороды являются побочными продуктами в процессе переработке нефти.
В России к СНГ также принято относить легкое углеводородное сырье, вроде фракций бутилена и пропилена. Отдельную классификацию имеет жидкий природный газ.
Его сокращенно называют СПГ или сжиженный метан, так как основу природного газа составляет СН4.
Несмотря на такое разделение, в государственной документации и стандартизации в основном применяется одно название — «Сжиженные углеводородные газы», под которое попадает как СНГ, так и СПГ. Хотя с учетом развития отрасли производства и сбыта сжиженного природного газа не исключено, что в скором будущем будут разработаны отдельные стандартны для хранения, транспортировки и эксплуатации СПГ.
В целом, основываясь на анализе химического состава, к СУГ корректно относить все продукты с углеводородной основой, начиная от синтетического жидкого топлива, этилена, изобутана и заканчивая популярной смесью пропана и бутана. Кстати, зачем смешивают данные компоненты, можно прочитать здесь.
Свойства и способности сжиженных пропана, бутана и метана
Основное отличие СУГ от других видов топлива заключается в способности быстро менять свое состояние из жидкого в газообразное и обратно при определенных внешних условиях.
К этим условиям относятся температура окружающей среды, внутреннее давление в резервуаре и объем вещества. Например, бутан сжижается при давлении 1,6 МПа, если температура воздуха равна 20 ºС.
В то же время, температура его кипения всего -1 ºС, поэтому при серьезном морозе он будет сохранять жидкое состояние, даже если открыть вентиль баллона.
Пропан имеет более высокую энергоемкость, чем бутан. Температура его кипения равняется -42 ºС, поэтому даже в суровых климатических условиях он сохраняет способность к быстрому газообразованию.
Еще ниже температура кипения у метана. Он переходит в жидкое состояние при -160 ºС. Для бытовых условий СПГ практически не применяется, однако для импорта или транспортировки на серьезные расстояния способность природного газа сжижаться при определенной температуре и давлении имеют весомое значение.
транспортировка танкером
Любой сжиженный углеводородный газ отличается высоким коэффициентом расширения. Так, в заполненном 50-литровом баллоне содержится 21 кг жидкого пропана-бутана.
При испарении всей «жидкости» образуется 11 кубометров газообразного вещества, что эквивалентно 240 Мкал.
Поэтому такой вид топлива считается одним из самых эффективных и экономически выгодных для систем автономного отопления. Больше об этом можно прочитать здесь.
При эксплуатации углеводородных газов необходимо учитывать их медленную диффузию в атмосферу, а также низкие пределы воспламеняемости и взрывчатости при контакте с воздухом. Поэтому с такими веществами нужно уметь правильно обращаться, учитывая их свойства и специальные требования безопасности.
Таблица свойств
Сжиженный углеводородный газ — чем он лучше других видов топлива
Индустрия применения СУГ достаточно широка, что обусловлено его теплофизическими характеристиками и эксплуатационными преимуществами по сравнению с другими видами топлива.
- Транспортировка.Основная проблема доставки обычного газа в населенные пункты заключается в необходимости прокладки газовой магистрали, длина которой может достигать нескольких тысяч километров. Для транспортировки сжиженного пропан-бутана не требуется постройка сложных коммуникация. Для этого используются обычные баллоны или другие резервуары, которые перевозятся с помощью автомобильного, железнодорожного или морского транспорта на любые расстояния. Учитывая высокую энергоэффективность данного продукта (на одном баллоне СПБ можно месяц готовить еду для семьи), выгода очевидна.
- Произведенные ресурсы.Цели применения сжиженных углеводородов аналогичны целям применения магистрального газа. К ним относятся: газификация частных объектов и населенных пунктов, производство электроэнергии посредством газогенераторов, эксплуатация двигателей транспортных средств, производство продуктов химической промышленности.
- Высокая теплотворная способность.Жидкие пропан, бутан и метан очень быстро преобразуются в газообразное вещество, при сгорании которого выделяется большое количество тепла. Для бутана — 10,8 Мкал/кг, для пропана — 10,9 Мкал/кг, для метана — 11,9 Мкал/кг. Коэффициент полезного действия теплового оборудования, которое работает на СУГ, значительно выше КПД приборов, принимающих в качестве сырья твердотопливные материалы.
- Простота регулировки.Подача сырья к потребителю может регулироваться как в ручном, так и в автоматическом режимах. Для этого существует целый комплекс приборов, отвечающих за регулировку и безопасность эксплуатации сжиженного газа.
- Высокое октановое число.СПБ имеет октановое 120, что делает его более эффективным сырьем для двигателей внутреннего сгорания, чем бензин. При использовании пропана-бутана в качестве моторного топлива повышается межремонтный период для двигателя и сокращается расход смазочных материалов.
- Сокращение расходов при газификации населенных пунктов.Очень часто СУГ применяют для устранения пиковой нагрузки на магистральные газораспределительные системы. Более того, выгоднее установить для удаленного населенного пункта автономную систему газификации, чем тянуть сеть трубопроводов. По сравнению с прокладкой сетевого газа удельные капиталовложения уменьшаются в 2-3 раза. Кстати, больше информации можно найти здесь, в разделе об автономной газификации частных объектов.
Подводя итоги статьи, можно сделать вывод, что сжиженные углеводороды обладают широким набором полезных свойств, что сделало их достаточно популярным продуктом во многих сферах промышленности.
Для бытовых нужд пропан-бутан и вовсе является незаменимым сырьем, поскольку позволяет готовить пищу и обогревать жилье даже в самых отдаленных районах. Тем более что заказать его доставку совсем не сложно.
Достаточно перейти по этой ссылке и выбрать необходимый продукт.
Источник: http://xn--80affkvlgiu5a.xn--p1ai/szhizhennyy-uglevodorodnyy-gaz/
Сжиженный газ и природный газ (разница)
Природным газом сегодня называется газообразное несжатое вещество, которое добывается специальным оборудованием из недр земли. Перемещается газ по трубам. Чаще всего традиционный природный газ представлен метаном.
Данный вид топлива во время добычи и доставки потребителю не меняет своего физического состояния. Закачивается он в специальные газовые хранилища.
Перемещение его к потребителям, как уже сказано, осуществляется по специальным газовым трубам.
Но есть еще один газ — сжиженный, который еще называется Liquefied Natural Gas, а сокращенно LNG.
Под сжиженным газом следует понимать: компримированный природный газ, углеводородные газы, которые под высоким давлением охлаждаются, а также разновидность природного газа.
Но со сути сжиженный газ — это природный газ, который охладили до температуры минус сто шестьдесят два градуса, чтобы транспортировать и хранить в жидком виде.
Стоит отметить, что такой газ хранится только в изотермических резервуарах, поскольку основной его составляющей все же является метан, для которого критическая температура равна минус восьмидесяти трем. При регазификации, то есть возвращении его в обычное парообразное состояние, можно получить из одного кубометра такого газа, шестьсот кубометров природного газа (фото 1).
Сжиженный газ, как и природный газ, применяется для газификации промышленных объектов, населенных пунктов, получения промышленного холода, тепловой энергии и электричества.
В транспорте применяется в качестве топлива, а в химической промышленности в качестве сырья. На мировых рынках широкое использование такого газа обусловлено, прежде всего, его дешевизной.
Также он считается самым безопасным и экологически чистым видом топлива (фото 2).
В энергетической сфере крупные проекты сегодня реализует компания Аэнерджи. Она занимается внедрением в промышленность, транспорт и энергетическую сферу современных технологий.
Это динамично развивающаяся компания, которая также занимается изготовлением и разработкой собственной буровой техники, сбытом сжиженного газа. К слову, у сжиженного газа много преимуществ.
Для его транспортировки не нужно прокладывать дорогостоящие магистральные трубопроводы, совершенно исключены утечки газа, и в использовании он экологически чище (фото 3).
Помимо газа на тепловых электростанциях и в вагонах-рефрижераторах еще можно использовать холод LNG. По химсоставу LNG — это смесь таких газов, как бутан, пропан, этан и метан с тяжелыми углеводородами и примесями сероводорода, углекислого газа, воды, комплексных соединений серы, азотных соединений серы. Перед сжижением все примеси удаляются.
Основным компонентом такого газа остается метан. Проектами по сбыту и производству сжиженного газа занимается компания А-energy. В сфере ее деятельности также переоборудование транспорта под использование сжиженного газа. К слову, собственники транспорта уже давно поняли, что использовать сжиженных газ в качестве топлива дешевле и выгоднее (фото 4).
Итак, главное отличие сжиженного газа от природного в том, что он сильно охлаждается и требует дополнительной переработки, перед тем как будет доставлен потребителю. Но для транспортировки не нужны трубы.
Кроме того, такой газ перед потреблением нужно извлечь из баллона или регазицировать, а вот природный газ нужно только распределить и подать в трубы. Плотность сжиженного газа составляет примерно четыреста семьдесят килограммов на метр кубический. То есть, от воздуха он легче на треть.
Плотность его меньше, чем у воды, поэтому в случае разлива газ останется на поверхности (фото 5).
Источник: https://vse-zdes.ua/blogi/press-relizy/item/10272-szhizhennyj-gaz-i-prirodnyj-gaz-raznitsa.html
