Co je výnosnější, zkapalněný plyn nebo zemní plyn?

Technologie související s výrobou, přepravou a zpracováním zemního plynu se vyvíjejí rychlým tempem. A mnoho lidí dnes slyší zkratky LPG a LNG. Téměř každý druhý den je ve zprávách v té či oné souvislosti zmíněno palivo zemní plyn.

Ale jak vidíte, aby bylo jasné, co se děje, je důležité nejprve pochopit, jak se plyn zkapalňuje, proč se to dělá a jaké výhody to poskytuje nebo neposkytuje. A v tomto vydání je spousta nuancí.

Pro zkapalnění plynných uhlovodíků se budují velké high-tech závody. Dále se pečlivě podíváme na to, proč je to všechno potřeba a jak se to děje.

Proč se zemní plyn zkapalňuje?

Modré palivo se získává z útrob země ve formě směsi metanu, ethanu, propanu, butanu, helia, dusíku, sirovodíku a dalších plynů, jakož i jejich různých derivátů.

Některé z nich se používají v chemickém průmyslu a některé se spalují v kotlích nebo turbínách k výrobě tepelné a elektrické energie. Část vytěženého objemu se navíc používá jako palivo pro plynové motory.

Výpočty plynařů ukazují, že pokud je třeba modré palivo dopravit na vzdálenost 2500 XNUMX km nebo více, pak ve zkapalněné formě je často výhodnější to udělat než potrubím.

Hlavním důvodem zkapalňování zemního plynu je zjednodušení jeho přepravy na velké vzdálenosti. Pokud se spotřebitel a studna na výrobu plynového paliva nacházejí na pozemku nedaleko od sebe, je snazší a výhodnější položit mezi ně potrubí. V některých případech je ale stavba dálnice příliš drahá a problematická kvůli geografickým nuancím. Proto se uchylují k různým technologiím výroby LNG nebo LPG v kapalné formě.

Ekonomika a bezpečnost dopravy

Po zkapalnění je plyn přečerpáván do kapalné formy do speciálních nádob pro přepravu po moři, řece, silnici a/nebo železnici. Technologicky je přitom zkapalňování z energetického hlediska dost nákladný proces.

V různých závodech to spotřebuje až 25 % původního objemu paliva. To znamená, že k výrobě energie požadované technologií musíte spálit až 1 tunu LNG na každé tři tuny v hotové podobě. Zemní plyn je ale nyní velmi žádaný, vše se vyplácí.

Ve zkapalněné formě zaujímá metan (propan-butan) 500–600krát menší objem než v plynném stavu

Zatímco zemní plyn je kapalina, je nehořlavý a nevýbušný. Teprve po odpaření při zpětném zplynování je výsledná směs plynů vhodná pro spalování v kotlích a vařičích. Pokud se tedy jako uhlovodíkové palivo používá LNG nebo LPG, musí být znovu zplynovány.

Použití v různých oblastech

Nejčastěji se v souvislosti s přepravou uhlovodíkových nosičů energie zmiňují pojmy „zkapalněný plyn“ a „zkapalnění plynu“. To znamená, že se nejprve vytěží modré palivo a poté se přemění na LPG nebo LNG. Výsledná kapalina je pak transportována a poté vrácena do plynného stavu pro jedno či druhé použití.

LPG (zkapalněný ropný plyn) je z 95 % nebo více složen ze směsi propan-butan a LNG (zkapalněný zemní plyn) je z 85–95 % metan. Jedná se o podobné a zároveň radikálně odlišné druhy paliva.

LPG z propan-butanu se používá především jako:

• palivo pro plynové motory;
• palivo pro čerpání do plynových nádrží autonomních topných systémů;
• kapaliny pro doplňování zapalovačů a plynových lahví o objemu od 200 ml do 50 l.

LNG se obvykle vyrábí výhradně pro přepravu na dlouhé vzdálenosti. Pokud pro skladování LPG stačí nádoba schopná odolat tlaku několika atmosfér, pak jsou pro zkapalněný metan nutné speciální kryogenní nádrže.

Zařízení pro skladování LNG je vysoce technologické a zabírá mnoho místa. Není rentabilní používat takové palivo v osobních automobilech kvůli vysokým nákladům na válce. Nákladní automobily s pohonem na LNG ve formě jednotlivých experimentálních modelů již jezdí po silnicích, ale v segmentu osobních automobilů toto „kapalné“ palivo v blízké budoucnosti pravděpodobně nenajde široké uplatnění.

Zkapalněný metan jako palivo se nyní stále více používá v provozu:

• železniční dieselové lokomotivy;
• námořní plavidla;
• říční doprava.

Kromě využití jako nosiče energie se LPG a LNG používají také přímo v kapalné formě v plynárnách a petrochemických závodech. Používají se k výrobě různých plastů a dalších materiálů na bázi uhlovodíků.

Technologie pro získávání LPG a LNG

Aby se metan přeměnil z plynu na kapalinu, musí se ochladit na -163 °C. A propan-butan zkapalňuje při -40 °C. V souladu s tím jsou technologie a náklady v obou případech velmi odlišné.

Jeden litr LNG se rovná přibližně 1,38 metru krychlovému. m počátečního zemního plynu (tento údaj závisí na teplotě a tlaku), pokles objemu – asi 620krát

Ke zkapalňování zemního plynu se používají následující technologie od různých společností:

• AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
• Optimalizovaná kaskáda;
• DMR;
• PRICO;
• MFC;
• GTL a kol.

Všechny jsou založeny na procesech stlačování a/nebo výměny tepla. Operace zkapalňování probíhá na zařízení v několika stupních, během kterých je plyn postupně stlačován a ochlazen na teplotu přechodu do kapalné fáze.

Příprava směsi plynů

Než budete moci surový zemní plyn zkapalnit, musíte z něj odstranit vodu, helium, vodík, dusík, sloučeniny síry a další nečistoty. K tomuto účelu se obvykle používá adsorpční technologie pro hloubkové čištění plynné směsi jejím průchodem přes molekulární síta.

Poté nastává druhý stupeň přípravy suroviny, během kterého se odstraňují těžké uhlovodíky. Díky tomu v plynu zůstane pouze ethan a metan (případně propan a butan) s objemem nečistot menším než 5 %, takže tato frakce se může začít ochlazovat a zkapalňovat.

Primární příprava s odstraněním všeho nepotřebného ze zemního plynu se provádí za účelem ochrany chladicího zařízení před agresivními účinky vody, oxidu uhličitého, sloučenin síry apod.

Frakcionace umožňuje zbavit se škodlivých nečistot a izolovat pouze hlavní plyn pro následné zkapalnění. Při tlaku 1 atm je teplota přechodu do kapalného stavu pro metan -163 °C, pro etan -88 °C, pro propan -42 °C a pro butan -0,5 °C.

Právě tyto teplotní rozdíly vysvětlují důvod, proč je plyn vstupující do zařízení rozdělen na frakce a teprve poté zkapalněn. Pro všechny typy plynných uhlovodíkových sloučenin neexistuje jediná technologie zkapalňování. Pro každý z nich je nutné postavit a používat vlastní výrobní linku.

Základní proces zkapalňování

Základem přeměny plynu na kapalné skupenství je chladicí cyklus, při kterém dochází k přenosu tepla jedním nebo druhým chladivem z prostředí s nízkou teplotou do prostředí s vyšší. Tento proces je vícestupňový a vyžaduje výkonné kompresory pro expanzi/kompresi chladicí kapaliny a výměníků tepla.

Kompresní technologie jsou špičkové, energeticky náročné a nákladné, ale v jednom cyklu umožňují stlačit plyn 5–12krát najednou

Následující se používají jako chladivo v různých fázích zkapalňování:

• propan;
• methan;
• etan;
• dusík;
• voda (mořská a vyčištěná);
• vzduch.

Například pro primární chlazení zemního plynu v Yamal LNG společnosti Novatek se používá chladný arktický vzduch, který umožňuje okamžité snížení teploty suroviny s minimálními náklady na +10 °C. A v horkých letních měsících je místo toho zajištěno využití mořské vody ze Severního ledového oceánu, která bez ohledu na roční období v hloubce stálých 3–4 °C.

Přitom dusík, získaný přímo na místě ze vzduchu, se v Yamalu používá jako konečné chladivo. Výsledkem je, že Arktida poskytuje vše potřebné k výrobě LNG – od počátečního zemního plynu až po pracovní látky používané při procesu zkapalňování.

Propan zkapalňuje podobným způsobem jako metan. Jen to vyžaduje mnohem nižší teploty chlazení – minus 42 °C oproti minus 163 °C. Zkapalňovací plyn pro plynojemy tedy stojí několikanásobně méně, ale samotný výsledný propan-butan LPG je na trhu méně žádaný.

Přeprava a skladování

Téměř celý objem LNG je přepravován velkými námořními tankery s plynem z jednoho pobřeží na druhé. Pozemní přeprava je omezena nutností udržovat teplotu „kapalného modrého paliva“ na hodnotách cca -160 °C, jinak se metan začne přeměňovat do plynného skupenství a stane se výbušným.

Pro přepravu LPG se používají lahve 5–50 litrů s vnitřním tlakem do 1,5–2 MPa a větší cisternové kontejnery určené pro 5–17 MPa.

Tlak v nádrži LNG je blízký atmosférickému. Pokud však teplota kapalného metanu stoupne nad -160 °C, začne se z kapaliny měnit v plyn. V důsledku toho se tlak v nádobě začne zvyšovat, což představuje vážné nebezpečí. Cisterny na LNG jsou proto vybaveny nízkoteplotními údržbovými jednotkami a silnou vrstvou tepelné izolace.

LPG se znovu zplynuje na plyn přímo v plynové nádrži. A zpětné zplyňování LNG se provádí ve speciálních průmyslových zařízeních bez přístupu kyslíku. Podle fyziky se kapalný metan při kladných teplotách postupně mění v plyn. Pokud se to však děje přímo ve vzduchu mimo zvláštní podmínky, pak takový proces povede k výbuchu.

Poté, co je zemní plyn ve formě LNG v závodě zkapalněn, je transportován a poté opět v závodě (pouze zpětné zplynování) přeměněn zpět do plynného stavu pro další použití.

Vyhlídky na zkapalněný vodík

Kromě přímého zkapalňování a využití v této formě je možné ze zemního plynu získat i další nosič energie – vodík. Metan je CH₄, propan C₃Н₈a butan C₄Н₁₀.

Vodíková složka je přítomna ve všech těchto fosilních palivech, stačí ji izolovat.

Hlavními výhodami vodíku je šetrnost k životnímu prostředí a rozšířený výskyt v přírodě, nicméně vysoká cena jeho zkapalňování a ztráty neustálým odpařováním tyto výhody téměř na nic nesnižují.

K přeměně vodíku z plynu na kapalinu je nutné jej ochladit na -253 °C. K tomuto účelu se používají vícestupňové chladicí systémy a „kompresní/expanzní“ instalace. V současné době jsou takové technologie příliš drahé, ale pracuje se na snížení jejich nákladů.

Doporučujeme také přečíst si náš další článek, kde jsme podrobně popsali, jak si vyrobit vodíkový generátor pro váš domov vlastníma rukama. Další podrobnosti naleznete na odkazu.

Na rozdíl od LPG a LNG je také zkapalněný vodík mnohem výbušnější. Jeho sebemenší únik v kombinaci s kyslíkem vytváří směs plynu a vzduchu, která se vznítí při sebemenší jiskře. A skladování kapalného vodíku je možné pouze ve speciálních kryogenních nádobách. Vodíkové palivo má stále příliš mnoho nevýhod.

Závěry a užitečné video k tématu

Jak se vyrábí zkapalněný plyn a proč se zkapalňuje:

Vše o zkapalněných plynech:

Existuje několik technologií pro zkapalňování plynů. U metanu jsou jejich a u propan-butanu jsou jejich. Zároveň je levnější LPG pořídit, přeprava/skladování je jednodušší a bezpečnější. Výroba metanu LNG je dražší a složitější proces. Navíc jeho opětovné zplynování vyžaduje specializované vybavení. Metan je přitom dnes na trhu větší poptávka, takže se zkapalňuje v mnohem větších objemech.

Máte nějaké upřesňující dotazy nebo vlastní odborný názor na téma zkapalňování plynu? Možná byste k výše uvedenému měli něco dodat. Neváhejte se zeptat a/nebo okomentovat článek v rámečku níže.

Zemní plyn je téměř všude nejlevnějším zdrojem energie pro vytápění domu. A pokud není možné k chatě přivést potrubí, plynaři nabízejí možnost v podobě LPG. Plynové vytápění plynovým zásobníkem vypadá na první pohled jako dobrá alternativa, že? Autonomní zplyňování zaručuje nezávislost a nevyžaduje koordinaci s dlouhodobým získáváním specifikací. Vše má však úskalí.

Prostudovali jsme všechny klady a zápory zkapalněných uhlovodíkových paliv a řekneme vám, jak dobré to ve skutečnosti je. Náš průzkum vám určitě pomůže přesně se rozhodnout, zda se vyplatí instalovat plynové zařízení na váš web.

Jak výhodné je vytápění z plynové nádrže?

Vytápění chaty zemním plynem je považováno za nejlevnější možné řešení. To však platí pouze v případě, že je kotel nebo kotel napojen na hlavní plynovod.

Zkapalněné uhlovodíkové plyny (LHG) se nalévají do plynojemů. Tato směs se velmi liší od té, která se do domu přivádí potrubím, a to jak z hlediska chemického složení, tak z hlediska nákladů. V prvním případě se do plynového zařízení dodává palivo na bázi metanu a ve druhém případě palivo skládající se z propanu a butanu.

Při zohlednění výhřevnosti a účinnosti příslušných kotlů na základě čistých nákladů na palivo budou náklady na 1 kJ nebo 1 kWh z LPG 5–6krát dražší než ze zemního plynu.

Hodně záleží na regionu bydliště, ale téměř všude v Rusku v ceně paliva směs propan-butan překonává pouze motorovou naftu a elektřinu. Vytápění domu dřevem, peletami nebo uhlím bude v drtivé většině případů výhodnější než pomocí LPG.

Pokud jde o náklady na zařízení pro ohřev chladicí kapaliny v topném systému chaty, zkapalněný plyn také ztrácí téměř všechny ostatní druhy paliva. A také musíte vzít v úvahu náklady na samotnou plynovou nádrž a její instalaci na místě.

V některých situacích, pokud jde o kapitálové náklady, může být LPG levnější než hlavní plyn. A pak jen za podmínky, že pokládku plynovodů v plné výši zaplatí majitel domu. Obvykle se však plynofikace osad částečně provádí na náklady státního rozpočtu. A plynová nádrž pro autonomní dodávku plynu bude v každém případě muset být zaplacena zcela nezávisle.

Montáž a provoz LPG nádrže

Každá možnost vytápění má své vlastní nuance, pokud jde o návrh, instalaci, uvedení do provozu, nákup paliva a další údržbu systému. Například pro organizaci vytápění domu pomocí elektřiny a hlavního plynu je povinné získat technické specifikace od dodavatelské společnosti. Ne vždy a ne všechny elektrické nebo plynové sítě mají dodatečné kapacity pro připojení.

Vytápění soukromé domácnosti minizásobníkem nevyžaduje schválení vládních úřadů a obecně jejich oznámení, ale takové zařízení má své vlastní bezpečnostní požadavky, které je třeba dodržovat

Instalaci plynové nádrže na místní ploše by měla provádět specializovaná firma. Nemůžete to udělat sami. Pak bude extrémně těžké najít dodavatele LPG, jelikož v případě problémů při čerpání zkapalněného plynu do nádrže za vše může on. Je nepravděpodobné, že někdo bude chtít nést odpovědnost za chyby jiných lidí při instalaci a výběru armatur plynových nádrží.

Z hlediska snadnosti koordinace, návrhu a provádění instalačních prací je plynový zásobník na druhém místě za kotli na tuhá paliva. Je třeba je pouze dodat do domu a nainstalovat do kotelny.

Výběr místa pro plynovou nádrž na místě

Jedním z nejproblematičtějších momentů v organizaci ohřevu plynové nádrže je výběr místa pro podzemní nádrž s LPG. Zde je důležité vzít v úvahu předpisy o požární a technické bezpečnosti, jakož i vlastnosti půdy a samotného plynového zařízení.

Konstrukčně jsou držáky plynu pro autonomní dodávku plynu:

• vertikální;
• horizontální;
• mobilní (země na vozíku).

Liší se také tvarem na válcové a kulovité.

Pro plynofikaci chatek se doporučuje volit ležaté válcové plynojemy, jsou velké na šířku/délku a zabírají hodně místa, ale nejsou položeny příliš hluboko do země

Mobilní zařízení pro skladování LPG v ruském klimatu jsou obecně málo používaná. V plynojemu je směs propan-butanu částečně zkapalněna a částečně v plynné formě. Současně, pokud si propan zachová své plynné vlastnosti až do -35 ° C, butan se již při -0,5 ° C změní na kapalinu.

Při nízkých venkovních teplotách nebude možné získat butan ve správném stavu pro spalování v topném kotli ze zemního zásobníku. K tomu bude muset být vytápěno, což dále zvýší náklady na vytápění domu.

V plynném stavu jsou propan a butan těžší než vzduch, takže plynové nádrže by neměly být instalovány v blízkosti studní a sklepů. V případě úniku se plyn začne hromadit v těchto prohlubních a dříve nebo později exploduje.

Místo pro podzemní nádrž na plyn je vybráno tak, aby:

• vzdálenost od obytné budovy k nádrži na LPG o objemu nejvýše 10 m 3 byla nejméně 10 m;
• kontejner byl umístěn minimálně 2 m od zasypaných základů budov;
• byl nerušený přístup do skladovací nádrže pro její tankování z cisterny;
• ukázalo se, že nádrž je pohřbena pod bodem mrazu půdy;
• nahoře nebyly žádné budovy, elektrické kabely, betonové cesty, stromy atd.

Na horní části plynové nádrže jsou povoleny pouze trávníky. Trávu přitom budou muset sekat postaru – kosou, nikoli elektrickou nebo benzínovou sekačkou na trávu. Sebemenší jiskra spojená s plynem nahromaděným v důsledku malého úniku jistě povede k požáru nebo prasknutí.

Doporučujeme také přečíst si náš další článek, kde jsme podrobně hovořili o tom, jak správně umístit plynovou nádrž na místo.

Kontrola, doplňování paliva a údržba

Objem plynové nádrže se volí s předpokladem, že se muselo tankovat maximálně dvakrát až třikrát ročně. Zároveň není nutné, aby auto tankovalo přímo do podzemní nádrže. Většina těchto nádrží pro přepravu LPG je vybavena hadicemi o délce 30–40 metrů.

LPG se na trhu prodává v „letní“ a „zimní“ verzi. Liší se poměrem butanu a propanu a mají také různé tepelné kapacity. Zároveň je „zimní“ plyn dražší, ale „letní“ plyn nelze použít v chladném počasí.

Pokud si nainstalujete velkou prostornou nádrž na jedno roční tankování, můžete ušetřit nákupem levnější verze LPG. Existuje však riziko úplného bez paliva v zimě kvůli neschopnosti směsi propan-butan přejít do plynného stavu pro přívod do topného kotle.

Při správné instalaci, správném dohledu a doplňování paliva vysoce kvalitními směsmi plynů může plynová nádrž správně sloužit 20-30 let, poté bude nutné nádrž vyměnit

Po dokončení instalace musí majitel domu kontrolovat stav plynové nádrže. Obvykle se dodavatel LPG zabývá údržbou a opravami tohoto zařízení, na což je uzavřena příslušná smlouva.

Specialisté Rostekhnadzor nekontrolují soukromé plynové nádrže určené pro plynové vytápění chat a chalup. Tohle vůbec není jejich profil. S kontrolou může přijít pouze ministerstvo pro mimořádné situace, hasiči budou preventivně kontrolovat požárně nebezpečné předměty a zařízení kotlů.

Porovnání všech pro a proti

Mezi výhody ohřevu plynové nádrže patří:

1. Úplná autonomie topného systému (pokud je plyn).
2. Dlouhá životnost plynové nádrže – 30 let není limit.
3. Šetrnost k životnímu prostředí a nedostatek hoření sazemi.
4. Minimální čas na instalaci a připojení (zkušeným instalatérům bohatě stačí pár dní na práci na klíč).
5. Nedostatek schválení a nutnost čekat na připojení k plynovodu.
6. Bezpečnost při správném použití.
7. Tichý chod plynových zařízení.

Ve srovnání s naftou a elektřinou je vytápění soukromého domu plynem z plynové nádrže ekonomičtější. A LPG velmi vyhrává nad uhlím a palivovým dřevem z hlediska šetrnosti k životnímu prostředí.

V žádném případě nekupujte použitou plynovou nádrž. Kov nádrže umístěné v zemi postupně koroduje, nikdo nedá záruku na únik plynu z již použité nádrže

V závodě jsou plynové nádrže testovány při tlacích do 25 atm. Současně jsou na nich instalovány pojistné ventily navržené pro provoz při 15–16 atm. A zkapalněný plyn uvnitř plynové nádrže vytváří tlak pouze 4–6 atm.

Dotyčné zařízení je zcela bezpečné rozbít. Je pouze nutné zajistit, aby propan a butan neunikaly ventily a nehromadily se poblíž, dokud nevznikne nebezpečná koncentrace.

Nevýhody vytápění plynovým zásobníkem jsou následující:

1. Vysoké počáteční náklady.
2. Přítomnost potenciálně výbušné zóny na osobním pozemku v blízkosti domu.
3. Ostrý zápach “plynu” při plnění nádrže.
4. Nutnost odčerpat nádrž a zlikvidovat neodpařený kondenzát minimálně jednou ročně.
5. Riziko získání nekvalitního plynu při kontaktu s neověřeným dodavatelem.
6. Vzhledem k nízkému výskytu plynových nádrží chybí ve všech regionech Ruska kompetentní montéři a specialisté pro správnou údržbu tohoto zařízení.
7. Náchylnost nádrže LPG ke korozi v důsledku dopadu na kov kondenzátu uvnitř a podzemní vody venku.

Dalším důležitým bodem – pro dům 200 m 2 je vyžadována horizontální válcová plynová nádrž o objemu asi 3000 litrů. Pod ním budete muset vzít pozemek o velikosti 2×3 metry. Navíc vedle ještě potřebujete volné místo pro auto s LPG na dobu tankování nádrže.

Pokud jsou v blízkosti chaty pouze 3-4 akry přilehlého území, bude pro ně obtížné přidělit i malý pozemek pro plynové zařízení.

Pokud naplníte plynovou nádrž nekvalitní směsí propan-butanu, pak se její životnost značně zkrátí. Nakupujte LPG pouze od důvěryhodných dodavatelů

Aby plynová nádrž sloužila co nejdéle, doporučuje se vybavit ji aktivní nebo pasivní elektrochemickou ochranou. Takové systémy zpomalují korozi a plně odůvodňují náklady na ně.

Závěry a užitečné video k tématu

Výhody a nevýhody autonomního zplyňování pomocí plynové nádrže:

Plyn z plynové nádrže je vynikající alternativou k jiným druhům paliva pro vytápění domu:

Všechny nuance autonomního zásobování LPG plynem:

Po instalaci není nutná zvláštní péče o plynovou nádrž. Pokud má dobrou antikorozní ochranu a kvalitní certifikované kování, pak bude jeho provoz bezpečný. Zároveň se také nevyplatí zanedbávat pravidelné technické prohlídky se zapojením kompetentních specialistů. Jinak je ohřev plynojemu z hlediska kapitálových nákladů drahý, ale v mnoha případech jde o zcela ekonomicky opodstatněné řešení.

A pokud máte zkušenosti s používáním plynových nádrží pro vytápění soukromého domu, podělte se o ně s našimi čtenáři. Řekněte nám, jaké výhody a nevýhody jste osobně zaznamenali během provozu zařízení. Své komentáře zanechte v bloku pod článkem.