Газ в жидком состоянии – Сжиженный природный газ — Википедия

Сжиженный природный газ (LNG) как автомобильное топливо

Сжиженный природный газ (СПГ) (англ. Liquefied Natural Gas) – это природный газ, охлажденный до температуры сжижения. СПГ представляет собой бесцветную жидкость без запаха, которая не токсична и не вызывает коррозии. Кроме того, это не самовозгорающийся газ, что выгодно отличает его в плане безопасности. В жидком состоянии газ занимает гораздо меньший объем. Одинаковое количество СПГ и природного газа отличаются по объему в 600 раз. Чтобы наглядно представить себе это различие, сравните надувной пляжный мяч и шарик для пинг-понга.

Энергетический рынок огромен и добыча природного газа увеличивается с каждым годом. Поэтому роль СПГ, наряду со сжатым природным газом, газоконденсатными жидкостями (NGL) и GTL (газ в жидкость) в обозримом будущем будет возрастать.

Содержание статьи

Получение и хранение сжиженного природного газа

Сжижение природного газа – не новая технология, ей уже более ста лет. Она была запатентована в США в 1914 году, а через три года был построен первый завод. С тех пор производство СПГ прочно вошло в нефтегазовый сектор, однако повышенный интерес к нему стал проявляться только в последние годы в связи с ростом экологических требований к источникам энергии.

СПГ производят путем охлаждения природного газа, состоящего в основном из метана, до точки сжижения -162° по Цельсию. В процессе сжижения от газа отделяются и отфильтровываются кислород, сера, азот, двуокись углерода и вода. Поэтому полученный продукт отличается высокой чистотой. После сжижения газ транспортируется в жидком состоянии и в пункте назначения может быть опять восстановлен в газообразную фазу на специальных СПГ терминалах (регазификация).

В настоящее время существует несколько промышленных технологий сжижения природного газа, в основе которых лежит один из двух способов: каскадный процесс или процесс Линде (разновидностью его является процесс Клода).

В каскадном процессе газ, сжижающийся при более высокой температуре, используется в жидком виде для охлаждения и сжижения второго газа, находящегося под избыточным давлением, температура сжижения которого ниже. Второй сжиженный газ, в свою очередь, используется в третьем каскаде для охлаждения и сжижения еще более трудно конденсируемого газа и т.д. Для сжижения природного газа достаточны три цикла с использованием в качестве хладагентов пропана, этилена и метана.

Процесс Линде основан на эффекте Джоуля-Томсона. Предварительно охлажденный и находящийся под давлением газ пропускается через теплоизолированный трубопровод, в котором имеется сужение (дроссель) или пористая перегородка. За дросселем газ расширяется, в результате чего происходит его дальнейшее охлаждение. После нескольких таких циклов газ достигает температуры сжижения.

Хранится сжиженный природный газ при давлении от 3 до 10 бар в емкостях с вакуумной изоляцией. Температура хранения варьируется в зависимости от состава газа и давления. При атмосферном давлении температура СПГ не должна превышать -162° C.

Сжиженный природный газ как автомобильное топливо

Одним из главных преимуществ СПГ является снижение выбросов СО2 и других парниковых газов (до 30% по сравнению с бензином и дизтопливом). Это делает его весьма востребованным в контексте общей тенденции к более экологичным энергетическим решениям. Применение СПГ также позволяет укладываться в строгие современные нормы выбросов, чего не удается достичь с другими видами топлив.

Сжиженный природный газ (как и сжатый газ) существенно снижает коррозию и износ частей двигателя по сравнению с бензином. Это связано с тем, что газ не смывает масляную пленку со стенок цилиндра при холодном пуске. Дизельные моторы, работающие на природном газе, зачастую проходят свыше 800 000 км без капремонта.

Молекула метана обладает высокой стойкостью, поэтому октановое число природного газа составляет от 105 до 120 единиц, что является причиной его высокой антидетонационной стойкости. Выбросы двигателей, работающих на газе, чище, с меньшим содержанием углерода и твердых частиц (сажи).Объемная плотность энергии СПГ примерно в 2,4 раза выше, чем у сжатого природного газа. Плотность энергии сжиженного природного газа сравнима с пропаном и этанолом, но составляет лишь 60% плотности энергии дизтоплива, и 70% бензина.

Широкому коммерческому использованию СПГ препятствует более высокая стоимость производства и необходимость хранения в дорогостоящих криогенных резервуарах. Однако с учетом истощения запасов нефти, повышения экологических требований, газификация автомобильного транспорта, особенно тяжелых грузовиков и автобусов будет возрастать.

Устройство топливной системы автомобиля на СПГ

Устройство системы Westport HPDI 2.0

В качестве примера рассмотрим топливную систему HPDI 2.0 (High Pressure Direct Injection) канадской компании Westport – ведущего производителя оборудования для сжиженного природного газа. Система HPDI 2.0 заменяет приблизительно 95% дизельного топлива природным газом. Технология Westport HPDI является единственной, которая максимально использует природный газ, сохраняя при этом мощность, крутящий момент, КПД и топливную эффективность, достигаемые при работе на дизтопливе. При этом значительно сокращаются эксплуатационные расходы, так как природный газ намного дешевле. Установка HPDI 2.0 не требует никакой переделки основных компонентов стандартного дизельного мотора. Ее также можно легко приспособить для работы на сжатом природном газе.

Устройство системы Westport HPDI 2.0

Основой топливной системы двигателя является инновационная форсунка с двойной концентрической иглой, разработанная в сотрудничестве с Delphi. Она позволяет впрыскивать под высоким давлением в камеру сгорания небольшое количество дизельного топлива и большие объемы природного газа. Природный газ подается в конце такта сжатия. Однако для его воспламенения при давлении, которое обеспечивает обычный дизельный двигатель, требуется более высокая температура. Поэтому для облегчения воспламенения в цилиндр предварительно впрыскивается небольшое количество дизельного топлива с последующим основным впрыском природного газа. Горящее дизтопливо мгновенно поджигает горячие продукты сгорания в цилиндре, а те, в свою очередь, впрыскиваемую следом порцию природного газа.

Сжиженный природный газ хранится в специальном баке, в котором смонтирован оригинальный криогенный насос. Из бака газ подается в испаритель, использующий тепло охлаждающей жидкости двигателя. На выходе из испарителя газ имеет температуру около 40° C при давлении 30 МПа. Далее газ фильтруется и направляется в модуль топливоподготовки, а затем подается к форсункам.

avtonov.info

Как сжижают газ

Как сжижают газ

Опубликовано: 31.12.2016 11:34

Газ – это одно из трех стандартных агрегатных состояний вещества. Свойство, которое характеризует любое вещество в состоянии газа — это способность занимать весь объем отведенного газу пространства, со временем равномерно распространяясь по всему доступному объему. Сжиженный природный газ – это вещество с тем же самым составом (в случае природного газа мы говорим про метан – СН

4), но в другом агрегатном состоянии. Мы имеем жидкость вместо газа. Итак, как же происходит процесс сжижения метана, пропана и других газов?

Получение сжиженного газа возможно двумя способами:

• сжижение любого газа происходит методом понижения его температуры ниже уровня температуры кипения;
• процесс сжижения некоторых газов можно провести более дешевыми методами – путем повышения давления.

Хронологически первыми были получены в жидком состоянии такие газы, как углекислый газ, сернистый газ, аммиак. Процесс сжижения этих газов происходил при повышении давления и нормальной комнатной температуре. Газы, которые были сжижены далее – пропан, бутан, этан и другие – также проходили процедуру сжижения с повышением давления. Однако дальше выяснилось, что сжижение газа при компрессорным методом работает не всех газов – природный газ не превращается в сжиженный метан при повышении давления.

Далее было установлено, что возможно получение газа в жидком состоянии абсолютно для всех известных групп газов, однако процесс сжижения определенного газа не даст результата, если этот газ не охлажден до уровня ниже критической температуры. Если температура кипения – это температура, при которой вещество полностью переходит из состояния газа в состояние жидкости, то критическая температура – это уровень, при котором переход из состояния газа возможен при достижении определенного давления. Именно таким является процесс получения сжиженного природного газа – охлаждение до критической температуры -82,5

оС (при температуре кипения метана в -161,5^оС) и повышение давления газа.

Сжижение газа помогает решить вопрос с его хранением и транспортировкой (хранение жидкости более удобно, чем хранение газа, и не требует полностью герметичного помещения) – объем природного газа в жидком состоянии меньше в 600 раз, чем то пространство, которое занимает то же количество газа в обычном виде. Получение сжиженного газа относится к началу ХХ века, когда для его удобной транспортировки впервые была применена технология повышения давления. Однако развитию применения такого газа помешало применение технологии трубопроводной доставки, пришедшей из нефтяной промышленности.

Сжиженный метан и пропан.

Получение сжиженного метана невозможно через повышение давления при комнатной температуре, поэтому для хранения природного газа в жидком состоянии используются криогенные технологии, позволяющие поддерживать температуру ниже уровня испарения газа. Дороговизна применения технологий по хранению и транспортировке сжиженного метана сказывается на ограничении популярности СПГ в сравнении с трубопроводным газом. Использование сжиженного метана в качестве топлива требует оборудования для сжижения газа, танкеров, позволяющих поддерживать необходимую низкую температуру, терминалов по разжижению СПГ.

В свою очередь, сжиженный пропан может быть получен путем повышения давления. В газгольдерах и баллонах хранение такого газа происходит не в жидком, а в обычном виде – в любой емкости для СУГ пропан-бутановая смесь существует в жидком и газообразном состоянии одновременно (и именно та часть смеси, которая находится в обычном состоянии, подается в трубопровод к газовому котлу).

В этом состоит преимущество пропан-бутана перед сжиженным метаном – для хранения и транспортировки пропан-бутана нужна только емкость, выдерживающая внутреннее давление.

gazekoset.ru

Сжижение газов — это… Что такое Сжижение газов?

Сжижение газов включает в себя несколько стадий, необходимых для перевода газа в жидкое состояние. Эти процессы используются для научных, промышленных и коммерческих целей. Все газы могут быть приведены в жидкое состояние путём простого охлаждения при нормальном атмосферном давлении. Однако для некоторых газов достаточно определённого повышения давления (углекислый газ, пропан, аммиак). Другое (кислород, водород, аргон и т.д.) находятся в баллонах в сжатом состоянии. Дело в том, что газ не может быть сжижен при сколь угодно высоком давлении выше так называемой критической температуры. Первыми были сжижены газы с критической температурой значительно выше комнатной (аммиак, сернистый газ, углекислый газ и пр.), при этом было достаточно одного повышения давления. Подробнее об этом см.: Опыты с трубкой Фарадея (получение сжиженных газов) Химия и Химики № 3 2012 Сжижение используется для изучения фундаментальных свойств молекул газа (например, межмолекулярных сил взаимодействия), для хранения газов. Газы сжижаются в специальных конденсаторах, которые поглощают теплоту парообразования, и переводятся в газообразное состояние в испарителях, где теплота парообразования выделяется.

О истории сжижения газов см. также: О жидких газах (начало) ч.1a (Химия и Химики № 3 2012)

О жидких газах («постоянные газы») ч.1b О жидких газах («постоянные газы») ч.1b (Химия и Химики № 3 2012)

Физические основы сжижения газов

Все вещества, в том числе и те, которые в «обычных земных условиях» находятся в газообразном состоянии, могут находиться в трёх основных состояниях — жидком, твёрдом и газообразном. каждое из веществ ведёт себя согласно своей фазовой диаграмме, общий вид которой для всех веществ похож. Согласно этой диаграмме, для сжижения газа необходимо либо понижение температуры, либо увеличение давления, или изменение обоих этих параметров.

Сжижение газов — сложный процесс, который включает в себя множество сжатий и расширений газа для достижения высокого давления и низких температур, используя, например, детандеры.

Применение сжиженных газов

Жидкий кислород применяется в больницах для преобразования в газообразное состояние и последующего использования пациентами, имеющими проблемы с дыханием. Жидкий азот используется в медицине в криохирургии, а также в области экстракорпорального оплодотворения для замораживания спермы.

Хлор транспортируется в жидком состоянии, после чего он используется для обеззараживания воды, санитарной обработки промышленных отходов и нечистот, отбеливания тканей и многих других целей. Хлор был использован в качестве химического оружия во время Первой мировой войны, и это вещество находилось в снарядах в жидком состоянии, и при разрушении защитной оболочки хлор переходил в газообразное состояние.

За сжижение гелия (⁴He) по циклу Хампсона-Линда (цикл основан на эффекте Джоуля-Томсона) голландский учёный Камерлинг-Оннес Хейке получил Нобелевскую премию в 1913 году. При атмосферном давлении температура кипения жидкого гелия составляет 4.22 K (−268.93 °C). При температуре ниже 2.17 K жидкий ⁴He приобретает сверхтекучесть, за открытие которой советский учёный П. Л. Капица получил Нобелевскую премию в 1978 году. Жидкий гелий в сверхтекучем состоянии приобретает совершенно новые свойства, такие как нулевая вязкость.

Сжижение воздуха используется для получения азота, кислорода и аргона путём разделения компонентов воздуха в процессе дистилляции.

Жидкий водород используется в качестве ракетного топлива.

См. также

dic.academic.ru

Сжиженный природный газ (СПГ), технологии сжижения

ИА Neftegaz.RU. 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.

2^м 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 2^й 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.

neftegaz.ru

Сжижение газов — это… Что такое Сжижение газов?

        переход вещества из газообразного состояния в жидкое. С. г. достигается охлаждением их ниже критической температуры (См. Критическая температура) (Т_к) и последующей конденсацией в результате отвода теплоты парообразования (конденсации). Охлаждение газа ниже Т_К необходимо для достижения области температур, при которых газ может сконденсироваться в жидкость (при Т > Т_К жидкость существовать не может). Впервые газ (аммиак) был сжижен в 1792 (голландский физик М. ван Марум). Хлор был получен в жидком состоянии в 1823 (М. Фарадей), кислород — в 1877 (швейцарский учёный Р. Пикте и французский учёный Л. П. Кальете), азот и окись углерода — в 1883 (З. Ф. Вроблевский и К. Ольшевский), водород — в 1898 (Дж. Дьюар), гелий — в 1908 (Х. Камерлинг-Оннес).

         Идеальный процесс С. г. изображен на рис. 1. Изобара 1—2 соответствует охлаждению газа до начала конденсации, изотерма 2—0 — конденсации газа. Площадь ниже 1—2—0 эквивалентна количеству теплоты, которое необходимо отвести от газа при его сжижении, а площадь внутри контура 1—2—0—3 (1—3 — изотермическое сжатие газа, 3—0 — адиабатическое его расширение) характеризует термодинамически минимальную работу L_min, необходимую для С. г.:

         L_min= T₀(S_Г — S_Ж) — (J_Г — J_Ж),

        где T₀ — температура окружающей среды; S_Г, S_Ж — энтропии газа и жидкости; J_Г, J_Ж — теплосодержания (энтальпии) газа и жидкости.

         Значения L_min и действительно затрачиваемой работы L_Д для сжижения ряда газов даны в таблице.

         Промышленное С. г. с критической температурой Т_К выше температуры окружающей среды (например, аммиак, хлор) осуществляется с помощью компрессора, где газ сжимается, и последующей конденсацией газа в теплообменниках, охлаждаемых водой или холодильным рассолом. С. г. с Т_К, которая значительно ниже температуры окружающей среды, производится методами глубокого охлаждения (См. Глубокое охлаждение). Наиболее часто для С. г. с низким Т_К применяются Холодильные циклы, основанные на дросселировании сжатого газа (использование Джоуля — Томсона эффекта), на расширении сжатого газа с производством внешней работы в детандере, на расширении газа из постоянного объёма без совершения внешней работы (метод теплового насоса (См. Тепловой насос)). В лабораторной практике иногда используется Каскадный метод охлаждения (сжижения).          Графическое изображение и схема дроссельного цикла С. г. дана на рис. 2. После сжатия в компрессоре (1—2) газ последовательно охлаждается в теплообменниках (2—3—4) и затем расширяется (дросселируется) в вентиле (4—5). При этом часть газа сжижается и скапливается в сборнике, а несжижившийся газ направляется в теплообменники и охлаждает свежие порции сжатого газа. Для С. г. по циклу с дросселированием необходимо, чтобы температура сжатого газа перед входом в основной теплообменник T3 была ниже температуры инверсионной точки (см. Инверсионная кривая). Для этого и служит теплообменник с посторонним холодильным агентом (См. Холодильный агент) T2. Если температура инверсионной точки газа лежит выше комнатной (азот, аргон, кислород), то схема принципиально работоспособна и без теплообменников T1 и T2. Применение посторонних хладагентов в этих случаях имеет целью повышение выхода жидкости. Если же температура инверсионной точки газа ниже комнатной, то теплообменник с посторонним хладагентом обязателен. Например, при сжижении водорода методом дросселирования в качестве постороннего хладагента используется жидкий азот, при сжижении гелия — жидкий водород.

         Для С. г. в промышленных масштабах чаще всего применяются циклы с детандерами (рис. 3), т. к. расширение газов с производством внешней работы — наиболее эффективный метод охлаждения. В самом детандере жидкость обычно не получают, ибо технически проще проводить само сжижение в дополнительной дроссельной ступени. После сжатия в компрессоре (1—2) и предварительного охлаждения в теплообменнике (2—3) поток сжатого газа делится на 2 части: часть М отводится в детандер, где, расширяясь, производит внешнюю работу и охлаждается (3—7). Охлажденный газ подаётся в теплообменник, где понижает температуру оставшейся части сжатого газа 1 — М, которая затем дросселируется и сжижается. Теоретически расширение в детандере должно осуществляться при постоянной энтропии (3—6). Однако из-за потерь расширение протекает по линии 3—7. Для увеличения термодинамической эффективности процесса С. г. иногда применяют несколько детандеров, работающих на различных температурных уровнях.

         Циклы с тепловыми насосами обычно используются (наряду с детандерными и дроссельными циклами) при С. г. с помощью холодильно-газовых машин, которые позволяют получать температуры до 12 К, что достаточно для сжижения всех газов, кроме гелия (см. табл.). Для сжижения гелия к машине пристраивается дополнительная дроссельная ступень.

         Подвергаемые сжижению газы должны очищаться от паров воды, масла и др. примесей (например, воздух — от углекислоты, водород — от воздуха), которые при охлаждении могут затвердеть и закупорить теплообменную аппаратуру. Поэтому узел очистки газа от посторонних примесей — необходимая часть установок С. г.

         Значения температуры кипения Т_кип (при 760 мм. рт. ст.), критической температуры Т_К, минимальной L_min и действительной L_Д работ сжижения некоторых газов

        ———————————————————————————————————————————————————-

        | Газ                                    | Т_кип, К             | Т_К, К               | L_min, квт•ч/кг    | L_д, квт•ч/кг                   |

        |———————————————————————————————————————————————————|

        | Азот                                  | 77,4                | 126,2              | 0,220              | 1,2—1,5                       |

        | Аргон                                | 87,3                | 150,7              | 0,134              | 0,8—0,95                      |

        | Водород                           | 20,4                | 33,0 132,5       | 3,31                | 15—40                         |

        | Воздух                              | 78,8                | 5,3                  | 0,205              | 1,25—1,5                      |

        | Гелий                                | 4,2                  | 154,2              | 1,93                | 15—25                         |

        | Кислород                          | 90,2                | 191,1              | 0,177              | 1,2—1,4                       |

        | Метан                               | 111,7              | 44,5                | 0,307              | 0,75—1,2                      |

        | Неон                                 | 27,1                | 370,0              | 0,37                | 3—4                             |

        | Пропан                              | 231,1              | 282,6              | 0,04                | Сжижение газов 0,08                          |

        | Этилен                              | 169,4              |                       | 0,119              | Сжижение газов 0,3                            |

        ———————————————————————————————————————————————————-

        

        

         Лит.: Фастовский В. Г., Петровский Ю. В., Ровинский А. Е., Криогенная техника, 2 изд., М., 1974; Справочник по физико-техническим основам криогеники, 2 изд., М., 1973. См. также лит. при ст. Глубокое охлаждение.

         А. Б. Фрадков.

        

        Рис. 1. Идеальный цикл сжижения газов на диаграмме T—S (температура — энтропия).

        

        Рис. 2. Схема и диаграмма Т — S (температура — энтропия) цикла сжижения газов на основе эффекта Джоуля — Томсона: К — компрессор; T1, T2, ТЗ — теплообменники; Др — дроссельный вентиль.

        

        Рис. 3. Схема и диаграмма Т — S (температура — энтропия) цикла сжижения газов с детандером: К — компрессор; Д — детандер; Др — дроссельный вентиль.

dic.academic.ru

Как сжижать природный газ 🚩 как сжижить газ в домашних условиях 🚩 Естественные науки

Природный газ является полезным ископаемым, который добывают при помощи скважин. На территории месторождения природного газа располагают большое количество таких скважин, чтобы обеспечить равномерное падение пластового давления в залежи. Конечным  пунктом доставки добытого газа являются различные фабрики, заводы, предприятия, ТЭЦ, газовые службы города.

Тысячи ученых в различных лабораториях ежедневно  проводят огромное количество экспериментов, технологи на заводах и фабриках, следуя четким предписаниям, ломают головы при поиске наиболее выгодных  способов доведения до конечного потребителя газа — вещества в газообразном агрегатном состоянии, которое катастрофически плохо поддается обработке и тем более транспортировке в исходном виде.  

 

Сегодня  природный газ научились транспортировать в жиженном виде. Так как газ не имеет ни цвета, ни запаха, то с целью предупреждения его утечки, а как следствие, отравления людей или возгорания помещения, в него добавляют различные одоранты, то есть химические вещества, которые имеют неприятный для человека запах.

• Чистый сжиженный природный газ не горит и не может самовоспламеняться. Но в результате испарения и при контакте с огнем это свойство возобновляется. Для того чтобы начать его использовать, газ снова необходимо подогреть.

Для упрощения перемещения, хранения, использования газ сжижают. Весь процесс сжижения проходит в специальных регазификационных терминалах. Сжиженный природный газ – это абсолютно бесцветная жидкость, лишенная запаха.

• После перехода из газообразного состояния в жидкость, его объем уменьшается в шестьсот раз.

Сам процесс состоит из последовательного сжатия и охлаждения, которое продолжается до тех пор, пока сжижение не происходит. Следует отметить, что процесс этот весьма энергозатратен. Для уменьшения количества затраченной энергии используют потенциальную энергию газа и его естественное охлаждение.

Хранение газа осуществляется в специализированных цистернах, которые называются криоцистернами. А перевоз осуществляется на морских судах и спецавтомобилях. Конечный путь следования происходит по трубопроводам.

www.kakprosto.ru

Инертные газы в жидком состоянии

    При отсутствии постоянных диполей в обеих молекулах между ними, казалось бы, не должно возникать никаких сил притяжения. Однако известно, что, например, инертные газы, молекулы которых неполярны, при достаточном понижении температуры переходят в жидкое, а затем в твердое состояние. Отсюда следует, что между неполярными одноатомными молекулами все же действуют какие-то силы притяжения. [c.76]
    Значения плотности инертных газов в жидком состоянии (при температуре кипения) и их относительные теплопроводности (при 0°С) равны  [c.44]

    Ниже сопоставлены критические температуры инертных газов и те давления, которые необходимы и достаточны для их перевода при этих температурах из газообразного состояния в жидкое, — критические давления  [c.44]

    Какие же вещества являются элементами Первыми правильно установленными элементами были металлы-золото, серебро, медь, олово, железо, платина, свинец, цинк, ртуть, никель, вольфрам, кобальт, И вообще из 105 известных к настоящему времени элементов только 22 не обладают металлическими свойствами. Пять неметаллов (гелий, неон, аргон, криптон и ксенон) были обнаружены в смеси газов, остающейся после удаления из воздуха всего имеющегося в нем азота и кислорода. Химики считали эти благородные газы инертными до 1962 г., когда было показано, что ксенон дает соединения со фтором, наиболее активным в химическом отнощении неметаллом. Другие химически активные неметаллы представляют собой либо газы (например, водород, азот, кислород и хлор), либо хрупкие кристаллические вещества (например, углерод, сера, фосфор, мыщьяк и иод). При обычных условиях лишь один неметаллический элемент-бром-находится в жидком состоянии, [c.271]

    Нами были рассмотрены малоэффективные системы выделения целевых продуктов из парогазовых смесей и их санитарной очистки. ПГС, содержащие иногда и дисперсную фазу, образуются в процессах жидкофазного или парофазного окисления углеводородов кислородом воздуха. Характерной особенностью для них является необходимость выделения незначительных количеств, как правило, конденсирующихся или сублимирующихся соединений из большого объема неконденсирующегося газа. Относительно малые концентрации примесей обусловливают образование жидкой и твердой дисперсной фазы в объеме ПГС. Конденсация пара из инертного газа на охлаждаемой поверхности происходит при одновременных процессах тепло- и массообмена. Соотношением скоростей переноса тепла и массы определяется конденсация пара на поверхности или в объеме, или одновременно на поверхности и в объеме. При малых концентрациях тепло может отводится быстрее, чем подводятся конденсирующиеся компоненты к поверхности, поэтому за счет интенсивного охлаждения ПГС становится насыщенной и даже пересыщенной паром, который в этом состоянии конденсируется в объеме с образованием тумана. По этой причине даже при более низких температурах хладоагента в конденсаторах содержание примесей в отходящих газах не уменьшается. Улавливание же тумана является трудоемкой операцией. [c.7]

    Физические свойства. Физические константы инертных газов приведены в табл. 173. Как установил в 1938 г. П. Л. Капица, в жидком гелии при 2,172° К происходит фазовый переход от одного жидкого состояния к другому. Выше указанной температуры существует Не I, а ниже ее Не II. Последний отличается от первого тем, что его теплопроводность в несколько миллионов раз больше теплопроводности Не I. Помимо этого. Не II теряет всякую вязкость и обнаруживает особое свойство — сверхтекучесть. С помощью Не измеряют температуры ниже 1° К. [c.635]

    Измельчение в атмосфере инертного газа или в жидкой среде производят также и в том случае, когда материалы в тонкодисперсном состоянии могут образовывать с кислородом воздуха взрывчатые смеси. В этих случаях измельчение можно проводить также в аппаратах, где отсутствует возможность искрообразования в рабочей зоне. [c.22]

    Далее, атомно-молекулярная теория утверждает, что все вещества состоят из молекул. Всегда ли верно это утверждение Нет. С одной стороны, многие простые вещества состоят из отдельных атомов. Так, инертные газы не только в газообразном состоянии, но и находясь при определенных условиях (низкие температуры, большие давления) в жидком и твердом состояниях, представляют совокупность слабо взаимодействующих между собой отдельных атомов. Простое вещество алмаз следует рассматривать как одну гигантскую молекулу, состоящую сразу из всех атомов углерода, свя- [c.14]

    В каждом семействе радиоактивных изотопов есть одно газообразное вещество остальные — твердые. Эти газообразные вещества называются актинон, радон и торон. Все они относятся к плеяде 86, следовательно, являются изотопами. Эту серию ныне принято обозначать символом Рп. Строение электронной оболочки у всех них таково 2) 8) 18)32) 18) 8. Следовательно, по строению электронной оболочки —это инертные газы. Так как наружная оболочка у них заполнена до 8, то силы Ван-дер-Ваальса между атомами (инертные газы не образуют молекул) настолько слабы, что переход в жидкое и твердое состояния возможен лишь при очень низкой температуре. [c.59]

    Дисперсионное взаимодействие — наиболее универсальное и проявляется между любыми молекулами. Благодаря ему возможен перевод в жидкое или твердое состояние веществ, состоящих из неполярных молекул, таких как водород, азот, кислород, инертные газы. Энергия этого взаимодействия определяется поляризуемостью молекул. [c.77]

    Случай взаимодействия полярной и неполярной молекул [А, рис. И1-50) отличается от рассмотренного выше только тем, что первоначально в неполярной молекуле возникает индуцированный диполь (Б, рис. П1-50), который затем и взаимодействует с диполем полярной молекулы. Напротив, случай взаимодействия двух неполярных молекул требует уже принципиально иной трактовки. Действительно, при отсутствии постоянных диполей в обеих молекулах между ними, казалось бы, не должно возникать никаких сил взаимного притяжения. Однако известно, что, например, инертные газы при достаточном понижении температуры переходят в жидкое и затем твердое состояние. Отсюда следует, что между их неполярными одноатомными молекулами все же [c.103]

 &e

www.chem21.info