Сжиженные газы это: Что такое сжиженный газ? — Утечки газа

Сжиженный углеводородный газ — что такое СУГ, классификация и его свойства

Характеристики и особенности сжиженного углеводородного газа
Где применяется СУГ
Автомобильное топливо
Коммунально-бытовое применение
Органический синтез

Для СУГ используют разные названия, например, сжиженный нефтяной газ (СНГ) или пропан-бутан. Ниже рассмотрим достоинства и особенности этого вещества.

Характеристики и особенности сжиженного углеводородного газа

СУГ получают в процессе нефтедобычи как сопутствующий газ, а также как остаточный продукт переработки нефти на НПЗ. И хотя современные технологии позволяют разделять летучие углеводородные фракции друг от друга, этого обычно не делают. Во всяком случае, если речь идет о сжиженном топливе, которое в основном состоит из пропана, бутана и изомерного бутана в различных пропорциях. 

Допускаются также примеси других легких углеводородов с температурой кипения от –50°С до 0°С. Использование смеси обусловлено тем, что в чистом виде пропан и бутан не подходят в качестве топлива. Так как первый взрывоопасен при плюсовых температурах, а второй — уже при небольших отрицательных температурах сжижается даже при нормальном давлении.

Зато таких минусов лишена смесь сжиженных газов. А о ее плюсах как топлива, стоит сказать отдельно, она:

1. Может храниться в сжиженном виде в широком диапазоне температур (от –40°С до +45°С) при относительно низком давлении до 1,6 МПа.
2. Удобна не только для хранения, но и для транспортировки — в баллонах и резервуарах.
3. Не выветривается и не теряет своих характеристик продолжительное время — дольше, чем бензин или дизельное топливо.
4. Обладает высокими показателями октанового числа — от 90 до 110 в зависимости от процентного содержания пропана и бутана.
5. Стоит в 1,5–2 раза дешевле, чем бензин или дизель, что положительно сказывается на экономичности использования, даже несмотря на больший расход.

Обладает высокими экологическими показателями — лучше сгорает с минимальным выделением дыма, пепла, углеводородных примесей и других вредных веществ.

Особенность сжиженного газа в смеси пропан-бутан — полное отсутствие запаха. Из-за этого обнаружить его утечку непросто. Чтобы облегчить задачу, в СУГ добавляют этилмеркаптан (также известный как этантиол) прозрачную жидкость с резким сероводородным запахом. Когда говорят, что «пахнет газом», имеют в виду именно запах этантиола. Ведь сжиженный углеводородный газ так же, как и природный газ, в естественном виде не обладает запахом.

Конечно, есть у сжиженных газов и ряд недостатков.

Во-первых, это переменность состава. В зависимости от места нефтедобычи и особенностей производства в газовой смеси может содержаться разное количество пропана, бутана и других составляющих. Хоть это и не всегда критично важно, но влияет на физические и химические параметры смеси, что надо учитывать при эксплуатации.

Во-вторых, плотность. Вне зависимости от состава сжиженные газы тяжелее воздуха примерно в 2 раза. Поэтому в случае утечки они скапливаются внизу. Например, в подвальных помещениях и на первых этажах зданий. Это создает взрывоопасные ситуации, а также может привести к отравлению людей и животных.

В-третьих, давление внутри баллонов, в которых транспортируют и эксплуатируют газы, зависит от температуры окружающей среды. Поэтому при повышении температуры (например, в жарком климате или под прямыми солнечными лучами) давление будет повышаться, что затрудняет эксплуатацию бутан-пропановой смеси, делая ее взрывоопасной.

Где применяется СУГ

Газовая смесь, сочетая в себе достоинства пропана и бутана, лишена многих их недостатков. Благодаря этому она широко используется в различных промышленных и иных сферах.

Автомобильное топливо

После бензина и дизеля именно сжиженный газ — третье по распространенности моторное топливо в мире — общее количество автомобилей с газовым питанием по разным оценкам составляет 15–20 млн. В сжиженном виде смесь пропана и бутана может полностью заменить жидкое топливо. А при небольшой модернизации двигателя — с целью увеличения его степени сжатия даже повысить мощность силового агрегата.

Широкое применение СУГ в качестве автомобильного топлива обусловлено его высокими эксплуатационными качествами:

• Практически полное сгорание с минимумом вредных выбросов и нагара, что важно для регионов с не самой лучшей экологической обстановкой (больших городов, промышленных районов и т. д.).
• Отсутствие конденсата в цилиндрах, смывающего масляную пленку, что увеличивает срок службы мотора.
• Хорошие антидетонационные показатели, что повышает мощность и снижает расход топлива.

Более широкому использованию бутан-пропановой смеси в качестве топлива пока препятствует доступность бензина и ДТ, а также страх автовладельцев, многие из которых не уверены в безопасности сжиженных смесей. Но в будущем именно газовое топливо видится самой перспективной альтернативой бензину и дизелю.

Коммунально-бытовое применение

Возможность хранения газовой смеси в баллонах под относительно небольшим давлением делает его удобным в бытовой и коммунальной сфере — для отопления, нагрева воды, приготовления пищи и т. д. Главное преимущество такого топлива перед обычным трубопроводным газом — в возможности быстро обеспечить жилищно-коммунальные потребности в отдаленных труднодоступных районах. 

До сих пор у нас в стране использование баллонного пропан-бутана — обычная практика для многих деревень, поселков, небольших населенных пунктов, а также оптимальное решение для дачных домиков.

Органический синтез

Также СУГ широко используется в химической промышленности для получения различных полимерных соединений. Если брать в количественном отношении, то подавляющий объем бутан-пропановой смеси идет именно на химический синтез.

Таким образом, в настоящее время СУГ — это востребованный и перспективный источник энергии для автомобилей и в коммунально-бытовой сфере, а также материал для производства полимеров.

Сжиженные газы — разбор с компанией mvif

Скачать статью

>>> Привычные и широко распространенные емкости для транспортировки и хранения сжиженных газов получили применение в двадцатом веке после ряда важных открытий, сделанных в течение целого столетия – всего девятнадцатого века.

То обстоятельство, что газы можно сжижать, хранить и перевозить в сжиженном виде, никому не приходило в голову, до тех пор, пока впервые удалось получить в сжиженном виде аммиак. Случилось это в 1799 году. Голландский физик и ботаник Мартин Ван Марум при проверке закона Бойля-Мариотта не только на воздухе, но и на других газах совершенно неожиданно получил сжиженный аммиак. Для этого ему потребовалось лишь увеличить давление аммиака. После этого открытия как сам Мартин Ван Марум, так и другие исследователи пытались превратить в жидкое состояние другие газы. В 1800 году была получена в жидком виде двуокись серы. Преобладало мнение, что для ожижения газов необходимо только поднять давление, причем для различных газов давление ожижения может принимать различные значения. Но существенно продвинуться в этом направлении удалось только великому экспериментатору XIX века Майклу Фарадею. В 1823 году в процессе выполнения задания своего руководителя профессора Дэви по изучению свойств гидрата хлора он изготовил изогнутую трубку, один конец которой с гидратом хлора нагревался пламенем горелки, а другой охлаждался водой.

Вскоре в охлаждаемой части трубки появились маслянистые зеленовато-желтые капли, которые оказались жидким хлором. Любопытно, что это открытие было воспринято одним из коллег профессора Дэви — доктором Парри, как простая небрежность Фарадея. Парри принял эти пятна за следы масла и бросил Майклу Фарадею незаслуженный упрек: «тщательнее мойте пробирки». Этот курьезный, но весьма показательный эпизод описывается во всех биографиях великого экспериментатора. Исключительно простой прибор получил в дальнейшем наименование «трубка Фарадея». Отличия от опытов Марума были просты, но весьма существенны. В трубке Фарадея не только повышалось давление, но выделившийся газ охлаждался водой или иной охлаждающей смесью. Первый успех по ожижению хлора стимулировал усилия ученого по ожижению других газов. Нужно было просто подобрать другие химические соединения, которые могут выделять при нагреве соответствующие газы. Ему удалось вскоре получить в жидком виде сероводород, диоксид азота, диоксид углерода, этилен и некоторые другие газы.

Рисунок 1. Майкл Фарадей (1791—1867),
основоположник учения об электромагнитном поле

При опытах давление поднималось до больших значений в несколько десятков атмосфер. Трубки порой разрывались. Последователи Фарадея заменили стеклянные трубки на металлические. Но ни Фарадею, ни его последователям не удалось добиться ожижения шести известных в то время газов: водорода (Н2), азота (N2), кислорода (O2), окиси углерода (CO), оксида азота (NO) и метана (Ch5). Эти вещества получили название постоянных газов.

Ученые пытались сжижать постоянные газы при очень высоких давлениях и при доступном для них охлаждении. Но всё без видимого успеха. В 1828 г. Жан-Даниель Колладон сжал воздух до небывалого в то время давления 40 МПа при температуре -30°С. Сосуды с кислородом и водородом погружались в море на глубину более 2 км, где давление составляло 22 МПа. Дальше – больше: в 1870 Эмиль Амага получил давление 300 МПа, но эффект оставался отрицательным. Становилось ясным, что «постоянные газы» не взять «кавалерийским наскоком».

Все эти неудачные попытки привели некоторых ученых к выводу о том, что «постоянные» газы вполне соответствуют своему названию и в принципе не могут быть сжижены (отсюда и термин «постоянные»), поэтому и мучиться с ними не нужно. Однако Фарадей не был с этим согласен. Он понял, что понижение температуры, которое ему удалось получить, все же недостаточно: «Очевидно, при этой температуре никакое увеличение давления, как бы велико оно ни было, не может ожижить газ. Следовательно, возможно, что для кислорода, азота и водорода температура -110°С выше нужной и поэтому нельзя ожидать, что какое бы то ни было давление (не сопровождаемое большим понижением температуры, чем то, которое достигают) могло заставить эти элементы изменить газообразному состоянию».

Ключ к ответу на эту загадку был найден еще в 1822 году французским физиком Шарлем Каньяр де Ла-туром, который запечатал каменный шар в пушечном стволе, наполненном жидкостью (спиртом, эфиром, бензином и водой). Нагревая ствол до различных температур, он фиксировал изменение звука катающегося в стволе камня.

При определённой температуре четкий всплеск при пересечении границы раздела жидкой и газообразной фаз исчезал. Далее он перешел к опытам на стеклянных трубках со спиртами. Он наблюдал, как по мере нагревания объём жидкости увеличивался в два раза, а затем она вообще исчезала, превращаясь в некое подобие газа и становясь прозрачной, так что казалось, что трубка пуста. При охлаждении наблюдалось образование плотных непрозрачных облаков (явление, которое сейчас принято называть критической опалесценцией). Также де Ла-Тур установил, что выше определенной температуры увеличение давления не приводит к образованию жидкости. Фарадей по достоинству оценил выполненную работу — в частности он указал на то, что де Ла-Туром не было дано название для точки перехода жидкости в состояние флюида. В своих дальнейших работах Фарадей называет сверхкритическое состояние «состоянием де Ла-Тура», а саму точку фазового перехода точкой де Ла-Тура.

Рисунок 2. Криогенные емкости объемом 1000 и 3000 литров в сборочном цеху

Следующий существенный шаг в этом направлении вслед за Ла-Туром и Фарадеем сделал ирландский физик Томас Эндрюс, который провел обширное исследование, заслуженно считающееся классическим, связанное со взаимными переходами газа и жидкости. С его работ, собственно, начинается теория ожижения газов. Он показал, в частности, что чем ниже температура и давление (т.е. чем дальше вещество от критической температуры), тем больше теплота конденсации (и соответственно парообразования).

Было совершенно логично предположить, что и для перехода в твердое состояние тоже существуют соответствующие ограничения; они уже были известны применительно ко льду, воде и водяному пару, а затем подтвердились и на диоксиде углерода. Оказалось, что для каждого вещества существует так называемая «температура тройной точки», определяющая нижнюю границу области возможного существования жидкости; за ней неизбежно происходит переход в твердое состояние. С чем и связано название «тройная точка» — малейшее изменение температуры или давления вызывает исчезновение одной из фаз.

В то время, о котором идет речь, обе точки – и критическая и тройная – были известны только для очень ограниченно круга веществ (в частности, для СО2). Однако, каковы эти температуры для «постоянных» газов и каким термометрическим веществом можно воспользоваться для построения температурной шкалы в области ниже -110°С было неясно. Нужно было искать новые более эффективные методы получения низких температур. Это стало возможным в самом конце девятнадцатого века. В 1893 году Джеймс Дьюар разработал сосуд с вакуумной изоляцией, а в 1895 году Карл Пауль Готфрид фон Линде сконструировал и построил первую промышленную установку для получения жидкого воздуха с использованием эффекта Джоуля — Томсона. Проблема постоянных газов была быстро решена. Не удалось сразу ожижить водород, но в 1898 году Джеймс Дьюар впервые справился и с этой задачей, получив целых 20 см

3 жидкого водорода. С этого момента началась борьба за ожижение гелия, который «сдался» голландскому физику Хейке

Камерлинг-Оннесу. В 1906 им был создан полупромышленный ожижитель водорода с производительностью 4 литра в час. В 1908 году он же сумел добиться конденсации жидкого гелия. Для опыта потребовалось 20 литров жидкого водорода. Низкие температуры, необходимые для конденсации гелия, были достигнуты при адиабатическом дросселировании жидкого водорода. А уже в 1913 году Камерлинг-Оннес был удостоен Нобелевской премии по физике «за исследования свойств вещества при низких температурах, которые привели к производству жидкого гелия». Камерлинг-Оннес заслужил у коллег почетное прозвище «Господин Абсолютного Нуля».

Таблица 1. Значения давления и температуры в критической и тройной точках

Значения давления и температуры в критической и тройной точках как раз и определяют пределы существования сжиженных газов. Эти значения приведены в таблице для основных компонентов воздуха (азот, кислород, аргон, неон), метана, углекислоты, водорода и гелия. При низких температурах и при переходе гелия в твердое состояние проявился целый ряд особенностей этого газа. Несколько парадоксальным кажется тот факт, что, хотя гелий наиболее трудно ожижается, свойства жидкого гелия исследованы более детально, чем свойства всякой другой жидкости, за исключением, может быть, только воды. Такой интерес обусловлен уникальными свойствами гелия.

Одним из необычных свойств, которые впервые привлекли внимание к жидкому гелию, было отсутствие тройной точки. Гелий можно перевести в твердое состояние путем повышения давления над жидкостью и невозможно сделать это только посредством охлаждения жидкого гелия под давлением его паров. Переход гелия в твердое состояние удается обеспечить только при одновременном снижении температуры до 1.15K и повышении давления до 2.56 МПа. Наиболее поразительные свойства жидкого гелия обнаруживаются при температурах ниже 2,19K, когда жидкий гелий претерпевает переход второго рода. Жидкая фаза, существующая при этих температурах и называемая гелий II, отличается сверхтекучестью – свойством, которое не обнаруживается ни у какой другой жидкости.

Рисунок 3. Криогенные емкости для жидкого азота объемом 25 м³

Проанализируйте диапазоны изменения давления между тройной и критической точками. Так, например, для азота совершенно очевидна бессмысленность конструирования криогенных емкостей с рабочим давлением более давления критической точки — 34 бар.

Для процессов лазерной резки или применений в шинной промышленности требуется азот с давлением около 30 бар. Поэтому рабочее давление серийно выпускаемых криогенных емкостей не превышает обычно 31-32 бар (предохранительный клапан настраивается при этом на 37 бар), Массовых промышленных применений, в которых требуется кислород или аргон с давлением 30-50 бар, практически нет, поэтому криогенные емкости с рабочим давлением более 32 бар серийно не изготавливают. Для углекислоты важно давление тройной точки – 5.17 бар. Приближаться к этому давлению нежелательно. Можно «сварить козла», как иногда говорят химики. При ошибочно сброшенном из углекислотной емкости давлении, жидкость может превратиться в сухой лед, и нормальная эксплуатация оборудования будет нарушена. Максимальное рабочее давление криогенных емкостей для сжиженного гелия и соответственно для сжиженного водорода ограничивается давлением критической точки гелия – 2.29 бар и критической точки водорода – 13 бар.

Чаще всего в промышленности применяют криогенные емкости для продуктов разделения воздуха, углекислоты и сжиженного природного газа. Как правило, вместе с емкостью требуются атмосферные испарители, электрические нагреватели, криогенные насосные установки, предохранительные клапаны, регуляторы давления, криогенные трубопроводы и многие другие компоненты для работы со сжатыми и сжиженными газами. Все эти компоненты и весь комплекс сопутствующих услуг: проектирование, монтаж и пусконаладочные работы Вы всегда можете получить в компании Мониторинг Вентиль и Фитинг (MV&F), которая предлагает полный ассортимент криогенных емкостей с экранно-вакуумной и перлитно-вакуумной изоляцией для самых распространенных сжиженных газов: азот, аргон, кислород, углекислота и сжиженный природный газ.

Рисунок 4. Заправка аргоном емкости объемом 20 м³

Емкостное оборудование, предлагаемое компанией MV&F, можно разделить на три группы. Это малые криогенные сосуды с экранно-вакуумной изоляцией объемом 27, 85, 130, 185 и 320 литров с рабочим давлением 1.5; 15; 27 и 31 бар. Криогенные сосуды среднего размера (так называемые «микробалки») объемом 660, 800, 1000, 1500, 2000, 3000 и 5000 литров с рабочим давлением 3; 6; 10; 12; 15; 21; 32 бар. Традиционные криогенные емкости большого объема от 6 до 300 м³ с рабочим давлением от 6 до 32 бар.

Если Вы создаете новое производство, на котором предполагается применение сжатых газов или криогенных жидкостей, Вы можете обратиться в компанию Мониторинг Вентиль и Фитинг (MV&F). Мы всегда помогаем конечным потребителям, проектным и монтажным организациям.

>>> АВТОР СТАТЬИ
Слободов Евгений Борисович,
президент и технический директор
OOO «Мониторинг Вентиль и Фитинг» (MV&F)

Руководство по газовозам. Основные продукты

Руководство по газовозам. Основные продукты. Свойства и опасности различных сжиженных газов.

Домашняя страница||| Перевалка СПГ ||| Транспортировка сжиженного нефтяного газа||| Другие газовые продукты||| Пожарная безопасность||| Аварийное реагирование |||

Справочник газовоза. Основные продукты. Свойства и опасности различных сжиженных газов.

Большинство сжиженных газов являются углеводородами, и ключевое свойство, которое делает углеводороды горючим первичным источником энергии в мире, также делает их опасными по своей природе. Поскольку эти газы обрабатываются в больших количествах, необходимо принять все практические меры для минимизации утечек и ограничения всех источников воспламенения.

Ниже описаны основные продукты:

Сжиженный природный газ (СПГ)

Природный газ транспортируется либо по трубопроводу в виде газа, либо по морю в сжиженном виде в виде СПГ. Его состав варьируется в зависимости от того, где он находится, но метан, безусловно, является преобладающим компонентом, в диапазоне от 70% до 99%. Плотность природного газа — 26,5 фунтов/куб. фут. Температура кипения — (-259 градусов по Фаренгейту). Они легче воздуха (плотность газа — 0,47) и (воздух — 1,0). Таким образом, природный газ поднимается вверх при нормальных атмосферных условиях.

Рис. Газовоз сферического или мохового типа

СПГ получают из природного газа, охлажденного до ниже -256 градусов по Фаренгейту с удалением некоторых примесей. Природный газ поступает из подземных месторождений себя или на нефтяных месторождениях вместе с сырой нефтью. Там очень небольшая разница между природным газом и испаряемым СПГ; в основном СПГ немного чище; перед сжижением инженеры по природному газу удаляют загрязняющие вещества, такие как сера.

СПГ, как уже упоминалось, представляет собой очень холодный природный газ, жидкая форма, а не газ. Химически это в основном метан, с небольшим количеством этана, пропана, и бутан. LPG (сжиженный нефтяной газ), некоторые раз называют газом в баллонах, это более тяжелый газ, который могут быть сжижены под давлением или при охлаждении. Это в основном это пропан и бутан. Бензин тяжелее все еще и является жидкостью при комнатной температуре. Топочный мазут еще тяжелее и не кипит, если не нагреть. И асфальт настолько тяжелый, что он твердый. Но в некотором роде они все очень похожи, потому что все они горят.

Сжиженный природный газ (ШФЛУ)

Попутный газ в сочетании с сырой нефтью состоит в основном из метана и ШФЛУ. СПГ состоят из этана, сжиженного нефтяного газа и бензина. Небольшое количество терминалов, в том числе несколько объектов в Европе, имеют возможность выделять метан из газового пара и загружать сырой ШФЛУ на полунапорные газовозы. Эти суда оснащены дополнительными компрессорными мощностями для отправки клиентам, способным принимать такие грузы с высоким содержанием этана. Эти СПГ перевозятся при температуре -80 градусов при атмосферном давлении или при температуре -45 градусов при давлении паров 5 бар.

Сжиженные нефтяные газы (СНГ)

Сжиженные нефтяные газы включают пропан, бутан и их смеси. Бутан, хранящийся в баллонах и поэтому известный как газ в баллонах, широко используется в качестве топлива для отопления и приготовления пищи в отдаленных местах. Однако он также является важным средством повышения октанового числа автомобильного бензина и основным сырьем для нефтехимии. Пропан также используется в качестве газа в баллонах, особенно в холодном климате (для которого больше подходит давление его паров). Однако СНГ в основном используется в производстве электроэнергии, в промышленных целях, таких как резка металлов, и в качестве сырья для нефтехимии.

Аммиак

В связи с увеличением давления на мировые продовольственные ресурсы потребность в азотсодержащих удобрениях на основе аммиака сильно возросла в 1970-х и 1980-х годах. Крупномасштабные заводы по производству аммиака продолжают строиться в местах, богатых природным газом, который является сырьем, наиболее часто используемым для производства этого продукта. Аммиак также используется в качестве наземного промышленного хладагента, при производстве взрывчатых веществ и многих промышленных химикатов, таких как мочевина.

Этилен

Этилен является одним из основных строительных блоков нефтехимии. Он используется в производстве полиэтиленовых пластиков, этилового спирта, поливинилхлорида (ПВХ), антифризов, полистирольных и полиэфирных волокон. Его получают крекингом нафты, этана или сжиженного нефтяного газа.

Пропилен

Пропилен – это нефтехимический промежуточный продукт, используемый для производства полипропилена и полиуретановых пластмасс, акриловых волокон и промышленных растворителей.

Бутадиен

Бутадиен является высокореактивным промежуточным продуктом нефтехимии. Он используется для производства стирольных, акрилонитрильных и полибутадиеновых синтетических каучуков. Бутадиен также используется в красках и связующих для нетканых материалов и в качестве промежуточного продукта в производстве пластика и нейлона. Большая часть производства бутадиена связана с крекингом нафты с получением этилена.

align=»center»>

Винилхлорид

Винилхлорид — легко сжижаемый хлорированный газ, используемый в производстве ПВХ, второго по значимости термопласта в мире по объему производства. Винилхлорид не только имеет относительно высокую температуру кипения (-14 градусов), но и удельный вес 0,9.7, намного плотнее, чем другие обычные грузы-газовозы.

Связанная информация:

1. Конструктивные характеристики газовозов

Как строятся газовозы? Газовозы — это высокотехнологичные суда, спроектированные с учетом требований безопасности и надежности, с использованием специальных материалов и конструкций для безопасной перевозки очень холодного СПГ. Они надежно спроектированы и изготовлены, и большинство опасностей сведено к минимуму за счет строгого соблюдения требований Международной морской организации (IMO) и других организаций в процессе проектирования. ….
2. Газовоз – применимые правила

Капитан, старший помощник, старший механик и персонал, занимающийся перевозкой сжиженного газа, должны соблюдать следующие правила и положения: (1) Коды газовозов …..
3. Сжиженные газы. Воспламеняемость

Все сжиженные газы, перевозимые в настоящее время морем наливом, за исключением хлора и азота, являются легковоспламеняющимися. Пары сжиженных газов обычно так же легко воспламеняются, как и пары нефтяных грузов. ….
4. Рассеивание паров вентилируемого груза

Поведение СПГ в грузовых танках. Рассеивание паров вентилируемого груза При загрузке в грузовые танки давление паровой фазы поддерживается практически постоянным, немного выше атмосферного давления….
5. Опасности при перевозке смесей оксида пропилена

Оксид пропилена (PO) представляет собой эфирин с широкими пределами воспламенения 2,8 — 37% по объему. TLV этого продукта составляет 100 частей на миллион, в то время как его порог запаха составляет 10 частей на миллион. Воздействие жидкости или высоких концентраций пара может привести к ожогам глаз, раздражению кожи и образованию волдырей, рвоте, нарушению координации и депрессии. …..
6. Оборудование для обеспечения безопасности
7. Сжиженный газ грузов реактивный
8. Коррозия груза сжиженного газа
9. Характеристики паров груза сжиженного газа
10. Груза сжиженного газа — воздействие низких температур

Внешние ссылки:

1. Международная морская организация

// Домашняя страница/// Перевалка СПГ /// Работа с СУГ/// Морской транспорт /// Газопродукты///

Грузовые работы ///Пожарная безопасность ///Опасности для здоровья ///Меры предосторожности

///Реагирование на чрезвычайные ситуации ///

Copyright © Liquefied Gas Carrie. com Все права защищены.

Содержание, опубликованное на этом веб-сайте, предназначено только для общего ознакомления. Мы постарались сделать информацию максимально точным, но не может нести ответственность за какие-либо ошибки. Для получения последней информации посетите сайт www.imo.org. Любые предложения, пожалуйста, свяжитесь с нами!

/// Ссылки и ресурсы // Условия эксплуатации/// Политика конфиденциальности///Главная страница///

Газы, сжижение | Encyclopedia.com

Критическая температура и давление

Методы сжижения

Работа газа против внешней силы

Работа газа против внутренней силы

Практические применения

История

Ресурсы

Сжижение газов – это процесс, при котором вещества из газообразного состояния переходят в жидкое состояние. Когда давление на газ увеличивается, его молекулы сближаются, а его температура снижается, что отнимает достаточно энергии, чтобы заставить его перейти из газообразного состояния в жидкое.

При разработке методов их сжижения важны два важных свойства газов: критическая температура и критическое давление. Критическая температура газа — это температура, при которой никакое давление, каким бы большим оно ни было, не может привести к сжижению газа. Минимальное давление, необходимое для сжижения газа при критической температуре, называется критическим давлением.

Например, критическая температура для двуокиси углерода составляет 304 К (87,8°F [31°C]). Это означает, что никакое давление, приложенное к образцу газообразного диоксида углерода при температуре 304K (87,8°F [31°C]) или выше, не приведет к сжижению газа. Однако при этой температуре или ниже газ может быть сжижен при условии приложения достаточного давления. Соответствующее критическое давление для диоксида углерода при 304 К (87,8 ° F [31 ° C]) составляет 72,9атмосферы. Другими словами, приложение давления 72,9 атмосфер к образцу газообразного диоксида углерода при температуре 304 К (87,8 ° F [31 ° C]) приведет к сжижению газа.

Различия в критических температурах газов означают, что одни газы легче сжижаются, чем другие. Критическая температура углекислого газа достаточно высока, чтобы его можно было относительно легко превратить в жидкость при комнатной температуре или близкой к ней. Для сравнения, критическая температура газообразного азота составляет 126 К (-232,6°F [-147°С]), а критическая температура гелия составляет 5,3 К (-449°С).0,9°F [–267,7°C]). Очевидно, что сжижение таких газов, как азот и гелий, представляет гораздо большие трудности, чем сжижение углекислого газа.

Обычно газы можно сжижать одним из трех способов: (1) путем сжатия газа при температурах ниже его критической температуры; (2) заставляя газ совершать некоторую работу против внешней силы, которая заставляет газ терять энергию и переходить в жидкое состояние; и (3) заставляя газ работать против собственных внутренних сил, что также приводит к потере энергии и сжижению.

В первом подходе одного приложения давления достаточно, чтобы газ превратился в жидкость. Например, аммиак имеет критическую температуру 406 К (271,4°F [133°C]). Эта температура значительно выше комнатной, поэтому преобразовать газообразный аммиак в жидкое состояние относительно просто, просто применяя достаточное давление. При критической температуре это давление составляет 112,5 атмосфер, хотя чем холоднее газ, тем меньшее давление требуется для его конденсации.

Простым примером второго метода сжижения газов является паровая машина. Принцип работы паровой машины заключается в том, что вода кипятится, а образующийся пар вводится в цилиндр. Внутри цилиндра пар давит на поршень, который приводит в движение какой-то механизм. Когда пар давит на поршень, он теряет энергию. Эта потеря энергии отражается в понижении температуры пара. Пониженной температуры может быть достаточно, чтобы пар снова превратился в воду.

На практике сжижение газа этим методом происходит в два этапа. Сначала газ охлаждается, а затем он вынужден совершать работу против какой-то внешней системы. Например, он может приводиться в движение через небольшую турбину, где он заставляет вращаться набор лопастей. Потери энергии в результате приведения в действие турбины могут быть достаточными для того, чтобы газ превратился в жидкость.

Описанный выше процесс аналогичен принципу работы холодильных систем. Хладагент в холодильнике сначала преобразуется из газа в жидкость одним из способов, описанных выше. Затем он поглощает тепло из холодильника, превращаясь при этом обратно в газ. Однако разница между сжижением и охлаждением заключается в том, что в первом процессе сжиженный газ постоянно удаляется из системы для использования в каком-либо другом процессе, тогда как во втором процессе сжиженный газ постоянно рециркулируется в системе охлаждения.

В некотором смысле простейший способ сжижения газа — просто воспользоваться силами, действующими между его собственными молекулами. Это можно сделать, заставив газ пройти через маленькое сопло или пористую пробку. Изменение, происходящее в газе при этом процессе, зависит от его исходной температуры. Если эта температура меньше некоторого фиксированного значения, известного как температура инверсии, то газ всегда будет охлаждаться при прохождении через сопло или пробку.

В некоторых случаях охлаждения, которое происходит во время этого процесса, может быть недостаточно, чтобы вызвать сжижение газа. Однако процесс можно повторять более одного раза. С каждым разом у газа отнимается все больше энергии, его температура падает все больше и, в конце концов, он превращается в жидкость. Этот вид каскадного эффекта фактически можно использовать с любым из двух последних методов сжижения газа.

Важнейшим преимуществом сжиженных газов является то, что их можно затем хранить и транспортировать в гораздо более компактном виде, чем в газообразном состоянии. По этой причине в коммерческих целях широко используются два вида сжиженных газов: сжиженный природный газ (СПГ) и сжиженный нефтяной газ (СНГ). Сжиженный нефтяной газ представляет собой смесь газов, полученных из природного газа или нефти, переведенных в жидкое состояние. Смесь хранится в прочных емкостях, выдерживающих очень высокое давление. СНГ используется в качестве топлива в домах на колесах, лодках и домах, которые не имеют доступа к другим видам топлива.

Сжиженный природный газ похож на СНГ, за исключением того, что из него удалены почти все, кроме метана. LNG и LPG имеют много схожих применений.

В принципе любой газ может быть сжижен, поэтому их компактность и простота транспортировки сделали их популярными для ряда других применений. Например, жидкий кислород и жидкий водород используются в ракетных двигателях. В сварочных работах можно использовать жидкий кислород и жидкий ацетилен. А сочетание жидкого кислорода и жидкого азота можно использовать в аквалангах.

Сжижение газов также играет важную роль в области исследований, известной как криогеника. Жидкий гелий широко используется для изучения поведения вещества при температурах, близких к абсолютному нулю, 0 К ( — 459°F [ — 273°С]).

Пионерские работы по сжижению газов были проведены английским ученым Майклом Фарадеем (1791-1867) в начале 1820-х гг. Фарадей смог сжижать газы с высокими критическими температурами, такие как хлор, сероводород, бромистый водород и углекислый газ, одним лишь приложением давления. Однако лишь полвека спустя исследователи нашли способы сжижать газы с более низкими критическими температурами, такие как кислород, азот и монооксид углерода. Французский физик Луи-Поль Кайлете (1832-1919 гг.)13) и швейцарский химик Рауль-Пьер Пикте (1846-1929) разработали устройства, использующие метод сопла и пористой пробки для сжижения этих газов. Только в конце девятнадцатого века два газа с самыми низкими критическими температурами, водород (–399,5 °F [–239,7 °C; 33,3 K]) и гелий (–449,9 °F [–267,7 °C; 5,3 K]) были превращены в жидкость благодаря работам шотландского ученого Джеймса Дьюара (1842–1923) и голландского физика Хайке Камерлинг-Оннеса (1853–1926) соответственно.

КНИГИ

Кент, Энтони. Экспериментальная физика низких температур. Нью-Йорк: Американский институт физики, 1993.

McClintock, P.