प्राकृतिक गैस के निष्कर्षण, परिवहन और प्रसंस्करण से संबंधित प्रौद्योगिकियां तेजी से विकसित हो रही हैं। और आज कई लोगों ने एलएनजी (एलपीजी) और एलपीजी (एलएनजी) के संक्षिप्त विवरण सुने हैं। लगभग हर दूसरे दिन, एक संदर्भ या किसी अन्य समाचार में प्राकृतिक गैस ईंधन का उल्लेख किया जाता है।
लेकिन, आपको स्वीकार करना चाहिए कि क्या हो रहा है, इसकी स्पष्ट समझ रखने के लिए, शुरू में यह समझना महत्वपूर्ण है कि गैस को कैसे तरलीकृत किया जाता है, यह क्यों किया जाता है और यह क्या लाभ देता है या नहीं देता है। और इस मामले में कई बारीकियां हैं।
गैसीय हाइड्रोकार्बन को द्रवीभूत करने के लिए, बड़े उच्च तकनीकी संयंत्र बनाए जा रहे हैं। अगला, हम ध्यान से समझेंगे: यह सब क्यों आवश्यक है और यह कैसे होता है।
तरलीकृत प्राकृतिक गैस क्यों?
नीला ईंधन पृथ्वी के आंतों से मीथेन, ईथेन, प्रोपेन, ब्यूटेन, हीलियम, नाइट्रोजन, हाइड्रोजन सल्फाइड और अन्य गैसों के मिश्रण के साथ-साथ उनके विभिन्न डेरिवेटिव के रूप में निकाला जाता है।
उनमें से कुछ रासायनिक उद्योग में उपयोग किए जाते हैं, और कुछ गर्मी और बिजली पैदा करने के लिए बॉयलर या टर्बाइन में जलाए जाते हैं। इसके अलावा, निकाले गए कुछ गैस इंजन ईंधन के रूप में उपयोग किया जाता है।
गैस कर्मचारियों की गणना से पता चलता है कि यदि नीले ईंधन को 2500 किमी या उससे अधिक की दूरी पर पहुंचाना है, तो तरलीकृत रूप में, पाइप लाइन विधि की तुलना में ऐसा करना अक्सर लाभदायक होता है
प्राकृतिक गैस को द्रवीभूत करने का मुख्य कारण लंबी दूरी पर इसके परिवहन का सरलीकरण है। यदि उपभोक्ता और गैस ईंधन अच्छी तरह से एक दूसरे के करीब भूमि पर स्थित हैं, तो उन दोनों के बीच पाइप बिछाने के लिए यह आसान और अधिक लाभदायक है। लेकिन कुछ मामलों में, भौगोलिक बारीकियों के कारण एक राजमार्ग का निर्माण बहुत महंगा और समस्याग्रस्त है। इसलिए, वे तरल रूप में एलएनजी या एलपीजी के उत्पादन के लिए विभिन्न तकनीकों का सहारा लेते हैं।
अर्थशास्त्र और परिवहन सुरक्षा
गैस के द्रवीभूत होने के बाद, यह पहले से ही समुद्र, नदी, सड़क और / या रेल द्वारा परिवहन के लिए विशेष कंटेनरों में तरल के रूप में पंप किया जाता है। एक ही समय में, तकनीकी रूप से, द्रवीकरण एक ऊर्जा बिंदु से काफी महंगी प्रक्रिया है।
विभिन्न संयंत्रों में, यह प्रारंभिक ईंधन की मात्रा का 25% तक लेता है। यही है, प्रौद्योगिकी द्वारा आवश्यक ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए, आपको तैयार रूप में प्रत्येक तीन टन के लिए 1 टन एलएनजी को जलाना होगा। लेकिन प्राकृतिक गैस अब बहुत मांग में है, सब कुछ बंद हो गया है।
द्रवीकृत रूप में, मीथेन (प्रोपेन-ब्यूटेन) गैसीय अवस्था की तुलना में 500-600 गुना छोटी मात्रा में रहता है
जबकि प्राकृतिक गैस तरल अवस्था में होती है, यह गैर-दहनशील और गैर-विस्फोटक होती है। पुनर्जीवन के दौरान वाष्पीकरण के बाद ही, परिणामस्वरूप गैस मिश्रण बॉयलर और स्टोव में जलाने के लिए उपयुक्त है। इसलिए, अगर एलएनजी या एलपीजी का उपयोग हाइड्रोकार्बन ईंधन के रूप में किया जाता है, तो उन्हें पुन: व्यवस्थित किया जाना चाहिए।
विभिन्न क्षेत्रों में उपयोग करें
अक्सर, "तरलीकृत गैस" और "गैस द्रवीकरण" शब्द का उल्लेख हाइड्रोकार्बन ऊर्जा के परिवहन के संदर्भ में किया जाता है। यही है, नीले ईंधन का पहला उत्पादन होता है, और फिर एलपीजी या एलएनजी में इसका रूपांतरण होता है। अगला, परिणामस्वरूप तरल ले जाया जाता है और फिर एक या किसी अन्य अनुप्रयोग के लिए गैसीय अवस्था में वापस आ जाता है।
95% और अधिक के लिए LHG (तरलीकृत पेट्रोलियम गैस) में प्रोपेन-ब्यूटेन मिश्रण और एलएनजी (तरलीकृत प्राकृतिक गैस) 85-95% मीथेन के लिए होते हैं। ये समान और मौलिक रूप से विभिन्न प्रकार के ईंधन हैं।
प्रोपेन-ब्यूटेन से एलपीजी मुख्य रूप से उपयोग किया जाता है:
- गैस इंजन ईंधन;
- स्वायत्त हीटिंग सिस्टम के गैस टैंक में इंजेक्शन के लिए ईंधन;
- 200 मिलीलीटर से 50 लीटर की क्षमता के साथ लाइटर और गैस सिलेंडर ईंधन भरने के लिए तरल पदार्थ।
LNG आमतौर पर लंबी दूरी के परिवहन के लिए विशेष रूप से उत्पादित किया जाता है। यदि एलपीजी को स्टोर करने की पर्याप्त क्षमता है जो कई वायुमंडलों के दबाव का सामना कर सकती है, तो तरलीकृत मीथेन के लिए विशेष क्रायोजेनिक टैंक की आवश्यकता होती है।
एलएनजी स्टोरेज उपकरण अत्यधिक तकनीकी है और बहुत अधिक जगह लेता है। सिलेंडरों की उच्च लागत के कारण कारों में इस तरह के ईंधन का उपयोग करना लाभदायक नहीं है। एकल प्रयोगात्मक मॉडल के रूप में एलएनजी ट्रक सड़कों पर पहले से ही ड्राइव करते हैं, लेकिन यात्री कार खंड में इस "तरल" ईंधन को निकट भविष्य में व्यापक आवेदन मिलने की संभावना नहीं है।
ईंधन के रूप में तरलीकृत मीथेन अब तेजी से संचालन में उपयोग किया जाता है:
- रेलवे इंजन;
- समुद्री जहाज;
- नदी परिवहन।
ऊर्जा वाहक के रूप में उपयोग किए जाने के अलावा, एलपीजी और एलएनजी को सीधे गैस और पेट्रोकेमिकल संयंत्रों में तरल रूप में भी उपयोग किया जाता है। वे विभिन्न प्लास्टिक और अन्य हाइड्रोकार्बन-आधारित सामग्री बनाते हैं।
एलपीजी और एलएनजी के उत्पादन के लिए प्रौद्योगिकी
मीथेन को गैस से तरल में बदलने के लिए, इसे -163 ° C तक ठंडा किया जाना चाहिए। और प्रोपेन-ब्यूटेन द्रवीकरण -40 ° C पर पहले से ही है। तदनुसार, प्रौद्योगिकी और लागत दोनों मामलों में बहुत भिन्न हैं।
एलएनजी का एक लीटर लगभग 1.38 घन मीटर है। प्राकृतिक गैस के मीटर (यह आंकड़ा तापमान और दबाव पर निर्भर करता है), लगभग 620 गुना की मात्रा में कमी
विभिन्न कंपनियों की निम्नलिखित तकनीकों का उपयोग प्राकृतिक गैस को द्रवीभूत करने के लिए किया जाता है:
- एपी-एसएमआर (एपी-एक्स, एपी-सी 3 एमआर);
- अनुकूलित कैस्केड
- डीएमआर;
- PRICO;
- MFC
- जीटीएल एट अल।
उनमें से सभी संपीड़न और / या हीट एक्सचेंज की प्रक्रियाओं पर आधारित हैं। संयंत्र में द्रवीकरण संचालन कई चरणों में होता है, जिसके दौरान गैस को धीरे-धीरे संपीड़ित किया जाता है और तरल चरण में संक्रमण के तापमान तक ठंडा किया जाता है।
गैस मिश्रण तैयार करना
कच्ची प्राकृतिक गैस को द्रवीभूत करने से पहले, उसमें से पानी, हीलियम, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, सल्फर यौगिकों और अन्य अशुद्धियों को निकालना आवश्यक है। इसके लिए, गैस मिश्रण की गहरी शुद्धि की सोखना तकनीक को आम तौर पर आणविक सिस्टर्स के माध्यम से पारित करके लागू किया जाता है।
फिर फीडस्टॉक की तैयारी का दूसरा चरण होता है, जिसके दौरान भारी हाइड्रोकार्बन हटा दिए जाते हैं। परिणामस्वरूप, केवल ईथेन और मीथेन (या प्रोपेन और ब्यूटेन) 5% से कम अशुद्धियों के साथ गैस में रहते हैं, जिससे यह अंश ठंडा और तरलीकृत होना शुरू हो सकता है।
पानी, कार्बन डाइऑक्साइड, सल्फर यौगिकों आदि के आक्रामक प्रभाव से प्रशीतन उपकरण की रक्षा के लिए प्राकृतिक गैस से सभी अनावश्यक को हटाने के साथ प्रारंभिक तैयारी की जाती है।
विखंडन आपको हानिकारक अशुद्धियों से छुटकारा पाने और बाद में द्रवीकरण के लिए केवल मुख्य गैस आवंटित करने की अनुमति देता है। 1 एटीएम के दबाव में, मिथेन के लिए तरल अवस्था में संक्रमण का तापमान -163 ° С है, इथेन -88 ° С के लिए, प्रोपेन -42 ° С के लिए, और ब्यूटेन -0.5 ° С के लिए।
बस ये तापमान अंतर इस कारण की व्याख्या करते हैं कि क्यों उन्हें अंशों में विभाजित किया गया है और उसके बाद ही वे संयंत्र में प्रवेश करने वाली गैस को तरलीकृत करते हैं। सभी प्रकार के गैसीय हाइड्रोकार्बन यौगिकों के लिए एक भी द्रवीकरण तकनीक नहीं है। उनमें से प्रत्येक के लिए अपनी स्वयं की उत्पादन लाइन बनाना और लागू करना आवश्यक है।
द्रवीकरण की मुख्य प्रक्रिया
गैस को एक तरल अवस्था में परिवर्तित करने का आधार प्रशीतन चक्र है, जिसके दौरान एक विशेष सर्द द्वारा गर्मी को एक कम तापमान के साथ एक माध्यम से एक उच्च के साथ एक माध्यम में स्थानांतरित किया जाता है। यह प्रक्रिया बहु-चरण है और गर्मी वाहक और हीट एक्सचेंजर्स के विस्तार / संकुचन के लिए शक्तिशाली कम्प्रेसर की उपलब्धता की आवश्यकता होती है।
संपीड़न प्रौद्योगिकियां उच्च तकनीक, ऊर्जा-गहन और महंगी हैं, लेकिन एक चक्र में वे गैस को तुरंत 5-12 बार संपीड़ित करने की अनुमति देते हैं
द्रवीकरण के विभिन्न चरणों में एक सर्द के रूप में, निम्नलिखित का उपयोग किया जाता है:
- प्रोपेन;
- मीथेन;
- ईथेन;
- नाइट्रोजन;
- पानी (समुद्र और शुद्ध);
- वायु।
उदाहरण के लिए, यमल-एलएनजी नोवाटेक में प्राकृतिक गैस के प्राथमिक शीतलन के लिए, शांत आर्कटिक वायु का उपयोग किया जाता है, जो न्यूनतम लागत के साथ फीडस्टॉक के तापमान को तुरंत +10 ° С करने की अनुमति देता है।और गर्म गर्मियों के महीनों में, इसके बजाय, आर्कटिक महासागर से समुद्र के पानी का उपयोग करने की योजना है, जो कि वर्ष के समय की परवाह किए बिना, 3-4 डिग्री सेल्सियस की गहराई पर है।
इसी समय, हवा से मौके पर सीधे प्राप्त नाइट्रोजन का उपयोग यमल प्रायद्वीप पर अंतिम प्रशीतक के रूप में किया जाता है। नतीजतन, आर्कटिक एलएनजी उत्पादन के लिए आवश्यक सब कुछ प्रदान करता है - प्राकृतिक गैस के स्रोत से लेकर द्रवीकरण प्रक्रिया में उपयोग किए जाने वाले काम करने वाले एजेंटों तक।
प्रोपेन को मीथेन के समान तरीके से तरलीकृत किया जाता है। केवल शीतलन तापमान में बहुत कम की आवश्यकता होती है - शून्य से 42 ° सेंटीमीटर नीचे 163 ° С। इसलिए, गैस धारकों के लिए गैस द्रवीकरण कई गुना सस्ता है, लेकिन परिणामस्वरूप प्रोपेन-ब्यूटेन एलपीजी बाजार पर मांग में कम है।
परिवहन और भंडारण
एलएनजी की लगभग पूरी मात्रा बड़े समुद्री गैस टैंकरों द्वारा एक तट से दूसरे तट तक पहुंचाई जाती है। लगभग -160 डिग्री सेल्सियस के मूल्यों पर "तरल नीले ईंधन" के तापमान को बनाए रखने की आवश्यकता से भूमि द्वारा परिवहन सीमित है, अन्यथा मीथेन एक गैस राज्य में बदलना शुरू हो जाता है और विस्फोटक हो जाता है।
1.5-2 MP तक के आंतरिक दबाव वाले 5–50 लीटर के सिलेंडर और 5–17 MPa के लिए डिज़ाइन किए गए बड़े टैंक कंटेनर LPG परिवहन के लिए उपयोग किए जाते हैं
एलएनजी के साथ टैंक में दबाव वायुमंडलीय के करीब है। हालांकि, अगर तरल मीथेन का तापमान -160 डिग्री सेल्सियस से ऊपर हो जाता है, तो यह तरल से गैस में बदलना शुरू हो जाएगा। नतीजतन, टैंक में दबाव बढ़ना शुरू हो जाएगा, जो एक गंभीर खतरा बन गया है। इसलिए, एलएनजी परिवहन के लिए टैंकर कम तापमान और गर्मी इन्सुलेटर की एक शक्तिशाली परत बनाए रखने के लिए सुविधाओं से लैस हैं।
एलपीजी को गैस की टंकी में सीधे गैस में पुनर्जीवित किया जाता है। और एलएनजी पुनर्जीवन को ऑक्सीजन की पहुंच के बिना विशेष औद्योगिक संयंत्रों में किया जाता है। भौतिकी में, तरल मीथेन धीरे-धीरे एक सकारात्मक तापमान पर गैस में बदल जाता है। हालांकि, अगर यह विशेष परिस्थितियों के बाहर सीधे हवा में होता है, तो ऐसी प्रक्रिया से विस्फोट होगा।
एलएनजी के रूप में प्राकृतिक गैस को संयंत्र में द्रवीभूत करने के बाद, इसे ले जाया जाता है, और फिर संयंत्र में (केवल पुनर्विकास) आगे के उपयोग के लिए गैसीय अवस्था में परिवर्तित कर दिया जाता है।
तरलीकृत हाइड्रोजन के लिए संभावनाएँ
इस रूप में प्रत्यक्ष द्रवीकरण और उपयोग के अलावा, एक और ऊर्जा वाहक, हाइड्रोजन, प्राकृतिक गैस से भी प्राप्त किया जा सकता है। मीथेन सीएच है4प्रोपेन सी3एन8ब्यूटेन सी4एन10.
हाइड्रोजन घटक इन सभी जीवाश्म ईंधन में मौजूद है, आपको बस इसे उजागर करने की आवश्यकता है।
हाइड्रोजन के मुख्य लाभ पर्यावरण मित्रता और प्रकृति में व्यापक घटना है, हालांकि, इसके द्रवीकरण की उच्च कीमत और निरंतर वाष्पीकरण के कारण होने वाले नुकसान इन लाभों को व्यावहारिक रूप से कम कर देते हैं
हाइड्रोजन को गैस से तरल में स्थानांतरित करने के लिए, इसे -253 ° C तक ठंडा करने की आवश्यकता होती है। इसके लिए, मल्टीस्टेज शीतलन प्रणाली और संपीड़न / विस्तार इकाइयों का उपयोग किया जाता है। जबकि ऐसी प्रौद्योगिकियां बहुत महंगी हैं, लेकिन उनकी लागत को कम करने के लिए काम किया जा रहा है।
हम यह भी सलाह देते हैं कि आप हमारे अन्य लेख को पढ़ें, जहां हमने विस्तार से वर्णन किया है कि अपने हाथों से अपने घर के लिए हाइड्रोजन जनरेटर कैसे बनाया जाए। अधिक विवरण - लिंक का अनुसरण करें।
इसके अलावा, एलपीजी और एलएनजी के विपरीत, तरलीकृत हाइड्रोजन बहुत अधिक विस्फोटक है। ऑक्सीजन के संबंध में सबसे छोटा रिसाव गैस-वायु मिश्रण देता है, जो थोड़ी सी चिंगारी से प्रज्वलित होता है। और तरल हाइड्रोजन का भंडारण केवल विशेष क्रायोजेनिक कंटेनरों में संभव है। अभी भी हाइड्रोजन ईंधन के बहुत सारे विपक्ष हैं।
तरलीकृत गैस का उत्पादन कैसे किया जाता है और इसे तरलीकृत क्यों किया जाता है:
तरलीकृत गैसों के बारे में सभी:
कई गैस द्रवीकरण तकनीकें हैं। मीथेन के लिए उनका अपना है, और प्रोपेन-ब्यूटेन के लिए उनका अपना है। इसी समय, एलपीजी प्राप्त करने के लिए सस्ता है, और यह परिवहन / स्टोर करने के लिए आसान और सुरक्षित है। मीथेन एलएनजी प्राप्त करना एक अधिक महंगी और जटिल प्रक्रिया है। इसके अलावा, इसके पुनर्जीवन के लिए विशेष उपकरणों की आवश्यकता होती है। वहीं, आज बाजार में मीथेन की मांग अधिक है, इसलिए यह बड़ी मात्रा में तरलीकृत है।
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