Великі хімічні речовини: скраплений газ

Тема енергії була для нас пріоритетною з тих пір, як перші наші предки спустилися з дерев у пошуках їжі, яка не з’їсть їх. Але у світі, де нескінченна боротьба за енергію зведена до клацання вимикача чи термостата, завдяки геополітичним силам багато з нас зараз стикаються з гнівом зими з абсолютно іншим поглядом на те, що потрібно, щоб залишатися теплими.< /p>

Проблема не обов’язково в тому, що у нас недостатньо енергії, скоріше в тому, що те, що ми маємо, не розподіляється рівномірно та не легко отримати. Переміщення енергії з місця, де вона виробляється, туди, де вона потрібна, рідко буває простою справою і часто створює серйозні та цікаві інженерні проблеми. Особливо це стосується джерел енергії, які не дуже потужні в невеликому просторі, наприклад природного газу. Перенести його через континент досить важко; переправляти його через океан – це зовсім інша справа, і саме тут з’являється скраплений природний газ, або СПГ.

Зрідження

Перш ніж ми почнемо розглядати, як виготовляється СПГ, найкраще почати із запитання, навіщо нам взагалі потрібен СПГ. Зрештою, ми маємо неймовірно складну трубопроводну інфраструктуру, що охоплює весь континент, оптимізовану для транспортування природного газу на великі відстані. Навіщо витрачати всі зусилля та кошти на скраплення природного газу?

Одним словом: океани. Ці величезні мережі трубопроводів закінчуються приблизно біля самої кромки води, і хоча підводні газопроводи, безумовно, існують, останні події показали нам, наскільки вони можуть бути вразливими. Отже, транспортування природного газу морем стало необхідним способом транспортування енергії з точки А в точку Б. І щоб зробити це ефективно, вам потрібно різко зменшити її обсяг. Перетворення природного газу на рідину робить саме це: воно збільшує його щільність на 600, що дозволяє транспортувати його наливом.

Сировиною для скрапленого природного газу є, звичайно, природний газ. Ми вже розглянули більшу частину процесу збору та розподілу природного газу, але коротко, природний газ — це суміш вуглеводнів, таких як метан і етан, що утворюється внаслідок розкладання старої біомаси в геологічних пластах. Окрім рідких вуглеводнів і забруднювачів, таких як азот, вуглекислий газ, сполуки сірки та водяної пари, газ накопичується в підземних резервуарах, видобутих шляхом буріння.

Сирий природний газ транспортується під природним тиском або за допомогою величезних компресорів по трубопроводах до заводів, які очищають газ. Відновлення сірки та гелію, двох цінних хімічних елементів, із сирого газу є особливо важливим, але також важливо видалити з природного газу малоцінні забруднювачі, такі як вода та CO2, оскільки обидва вони можуть спричинити проблеми із замерзанням. Воду видаляють барботуванням сирого природного газу через триетиленгліколь (TEG), надзвичайно гігроскопічний розчин, тоді як CO2 видаляють за допомогою амінного скрубера, який піддає кислий сирий газ азотовмісним амінним розчинам, таким як діетиламін (DEA), який адсорбує CO2. Після подальшого очищення, яке видаляє будь-які залишкові більш важкі вуглеводні та забруднювачі, такі як ртуть, які не будуть поводитися під впливом алюмінію та нержавіючої сталі, вихідний природний газ приблизно на 85%-90% складається з метану (CH4), решта – це суміш етану. (C2H6), пропан (C3H8) і бутан (C4H10).

Потім чистий сухий природний газ готовий до зрідження. Як і більшість газів, природний газ конденсується в рідину, коли його температура падає нижче точки кипіння, яка становить -161,5°C для метану. Таким чином, для виробництва СПГ необхідний кріогенний процес у промислових масштабах. Сьогодні більшість СПГ виробляється за процесом C3MR, який є двоконтурною прогресивною системою охолодження. «C3» означає пропан, тривуглецеву сполуку, яка використовується як холодоагент у контурі попереднього охолодження. Кожна половина циклу, по суті, така ж, як і в будь-якому холодильнику, хоча в зовсім іншому масштабі. На етапі попереднього охолодження рідкий пропан проходить через розширювальний клапан, що викликає фазову зміну та раптове зниження температури. Охолоджений пропан відбирає тепло від природного газу через теплообмінник, пропан стискається триступеневим компресором, а тепло відводиться через конденсатор, щоб цикл міг розпочатися знову.