Přeprava a skladování zemního zkapalněného a stlačeného plynu

Plyn – kolik je v tomto slově a kolik může mít fyzikálních stavů. V tomto článku se budeme podrobně zabývat zkapalněný a stlačený plyn, způsoby jeho příjmu, skladování a přepravy.

Zkapalněný zemní plyn versus stlačený zemní plyn

• zkapalněný plyn je uměle uveden do kapalného stavu ochlazením na přibližně -160ºC (teplota zkapalnění)
• stlačený plyn se zkapalňuje zvýšením tlaku při jeho skladování a přepravě

zkapalněný plyn (přírodní)

Zkapalněný zemní plyn LNG označuje kryogenní kapaliny, to znamená kapaliny, jejichž skladovací teplota je nižší než -100ºС. Hustota LNG je 2x menší než hustota vody. LNG je čirá kapalina bez zápachu.

Výroba zkapalněného zemního plynu LNG probíhá ve speciálních zařízeních, kde plyn postupně prochází několika stupni ochlazování na teplotu -158 °C. -163°C a stlačení 5-12x. Vzhledem ke složitosti procesu je zkapalňování plynu považováno za vysoce energeticky náročnou výrobu, která spotřebuje až 10-25 % konečného produktu.

Zemní plyn je zkapalňován pouze pro pohodlí jeho přepravy, protože zabírá výrazně (téměř 600krát) menší objem než ve stavu plynu. Ke spotřebě se LNG převádí zpět do plynného skupenství, k čemuž se využívá speciální zařízení – regasifikační jednotky, ve kterých se plyn odpařuje bez účasti vzduchu.

Skladování se provádí za bodu varu v izotermických nádržích a nadzemních a podzemních kontejnerech. Požadovaná teplota je udržována díky odpařování plynu. Ano, ano, přesně vypařování, kdy se tlak nasycených par blíží atmosférickému.

Nadzemní nádoby mohou být válcového nebo kulového tvaru. Podzemní a opevněné kontejnery jsou válcové. Jejich rysem je přítomnost dvou stěn, mezi kterými jsou kryogenní kapaliny, které udržují požadovanou mínusovou teplotu. Vzhledem k vlastnostem skladovaného plynu jsou nádrže vyrobeny ze speciálních kovů, které mají nízký koeficient tepelné roztažnosti a vysoký stupeň odolnosti proti křehnutí při nízkých skladovacích teplotách. Nádrže jsou navíc tepelně a vodotěsné.

Přeprava LNG do zařízení na zpětné zplynování probíhá ve speciálních izotermických nádobách a kryokankerech pozemní nebo vodní dopravou. Plyn je dodáván přímému spotřebiteli potrubím.

Fyzikální vlastnosti zkapalněného zemního plynu umožňují získávat z něj široké frakce lehkých uhlovodíků (ethan, propan, butan, pentan aj.), které pak působí jako petrochemické suroviny a palivo pro plynové motory.

Stlačený plyn

Zvláštností stlačeného zemního plynu CNG je, že jej lze používat ve stejném stavu, v jakém je přepravován a skladován. Pojďme si vysvětlit proč.

Stlačený plyn se získává zvýšením jeho tlaku na 20 MPa, což umožňuje až 200násobné zmenšení objemu. Stlačování plynu se provádí na speciálních kompresorových jednotkách nebo přímo na čerpacích stanicích CNG (pokud mluvíme o stlačeném palivu plynových motorů). CNG se kromě toho, že se používá jako palivo, přilévá do meziprostoru pro udržení tlaku a je také mezistupněm při výrobě zkapalněného zemního plynu. V případě potřeby lze stlačený plyn dopravit ke spotřebiteli také hlavním potrubím.

V továrnách a zařízeních na stlačování zemního plynu se tento (plyn) suší a pod vysokým tlakem, tedy stlačuje, se dodává ke skladování do válcových nebo kulových nádrží.

Příjem, doprava a skladování stlačeného zemního plynu je méně energeticky náročné, protože proces stlačování je jednodušší než proces zkapalňování při kritických teplotách. Navíc zásobníky CNG nejsou ve srovnání s kryogenními zásobníky tak technicky složité produkty, i když i ony mají svá specifika. A získávání plynné fáze je dosaženo „uvolněním“ plynu z nádoby, zatímco pro provoz zkapalněného plynu jsou zapotřebí jednotky pro zpětné zplynování.

Jak řekl slavný spisovatel sci-fi Arthur Clarke, pokročilá technologie je k nerozeznání od magie. LNG je skvělým příkladem moderní technomagie. Zemní plyn se přeměňuje na kapalinu, což zjednodušuje přepravu a zvyšuje efektivitu využívání „modrého paliva“.

• Otázky a odpovědi
• Jak se plyn stává kapalným
• Kam a jak se LNG přepravuje?
• Hlavní aplikace
• Výhody LNG jako motorového paliva
• Dětská otázka ohledně LNG a zapalovače
• Stručná historie a vyhlídky

Otázky a odpovědi

Zkapalněný zemní plyn je metan, který se zpracovává speciální technologií, v důsledku čehož přechází ze zemního plynného skupenství do kapalného. Jeho objem se přitom stokrát zmenší.

Jak se LNG liší od běžného plynu?

Skutečnost, že je doslova tekutý. To znamená, že LNG už není plyn jako takový, ale kapalina, se kterou je pohodlnější se pohybovat.

Kde používá se zkapalněný zemní plyn ?

LNG se používá k výrobě tepla. Používá se k vytápění běžných budov a průmyslových objektů. LNG se také používá jako motorové palivo a používá se k pohonu námořních plavidel a vlaků.

Jaké jsou hlavní výhody LNG ve srovnání s jinými druhy paliv?

LNG je ekonomický, snadno se přepravuje, je účinnější než benzín a produkuje méně škodlivých emisí než uhlí nebo ropa. To znamená, že je šetrnější k životnímu prostředí a bezpečnější než běžný plyn.

Jaká jsou omezení pro používání LNG?

Tím hlavním jsou značné náklady na vybudování speciální infrastruktury pro tvorbu, skladování a přepravu LNG.

Jaké jsou vyhlídky pro kapalný plyn?

Trh se aktivně rozvíjí, jeho hlavními hráči jsou Austrálie, USA a Katar. Rusko patří mezi deset nejlepších.

Podle odborníků bude průmysl v následujících letech dále růst – podíl LNG na energetické bilanci průmyslových zemí se bude zvyšovat.

Jak se plyn stává kapalným

Začněme tím, že se jedná o skutečně složitý technologický proces, na jehož vývoji pracují přední vědci již řadu let.

Chcete-li tedy vyrobit plynnou kapalinu, platí:

1. Dodává se potrubím do speciálního zkapalňovacího komplexu.
2. Filtruje cizí nečistoty.
3. Jsou odeslány do přídavné čisticí jednotky.
4. Jsou vtlačeny do kompresoru a stlačeny pod tlakem asi 250 barů.
5. Jsou přemístěny do kryogenní jednotky, kde se ochladí na přibližně minus 162°C.

Voila: stlačený a ochlazený plyn se stává kapalným!

Zajímavým faktem : ze školní fyziky si pamatujeme, že když kapalina zamrzne, roztáhne se. U plynu je to naopak. Objem LNG „na výstupu“ je snížen přibližně 600krát ve srovnání s objemem „na vstupu“.

Je to skoro jako běžný sypký pudr a kompaktní. Nebo jako běžné nudle a lisované „instantní“.

Zařízení na zkapalněný zemní plyn jsou obrovské průmyslové závody, které zaměstnávají tisíce lidí. A samotný proces přeměny plynu na kapalinu zahrnuje celou řadu dalších, ale velmi důležitých fází. Například vracení části plynu zpět do plynovodu nebo jeho předávání speciálním turbínám, jejichž energie je pak využívána v rámci samotného podniku.

Více na toto téma

Co je to alternativní energie – zdroje energie, biopaliva, solární teplo, větrná energie

Kam a jak se LNG přepravuje?

Jakmile se zemní plyn stane kapalným, je dodáván spotřebitelům. K tomuto účelu se zpravidla používají speciální plavidla – tankery na LNG.

Kapalný plyn z elektrárny je dopravován potrubím do speciálního terminálu v přístavu. Tam se naloží na tankery, dopraví do cílového přístavu a přečerpá do přijímacího terminálu. LNG se poté přemění zpět na běžný plyn a posílá se potrubím ke koncovým spotřebitelům.

V dnešní době se pro příjem a zpětné zplynování používají plovoucí jednotky, které jsou pohodlnější a ekonomičtější než pobřežní terminály.

Hlavní spotřebitelé LNG:

• Čína,
• Japonsko
• Jižní Korea,
• Indie.

Tento seznam se pravděpodobně v příštích letech výrazně rozšíří. LNG využívají především země se silným průmyslem, ale nevýhodnou polohou pro vytváření potrubní infrastruktury. Jednoduše řečeno, položit potrubí například do Japonska je extrémně nerentabilní. Je mnohem jednodušší přivézt plyn tankerem.

Výhody námořní přepravy LNG:

1. Plyn lze přepravovat do jakéhokoli místa na světě, neexistují prakticky žádná omezení.
2. Tento druh dopravy je mnohem bezpečnější než potrubí.
3. Je levnější, takže cena pro konečného spotřebitele bude nižší.

Stavba LNG tankerů je navíc samostatným druhem technologického umění, které má pozitivní dopad i na ekonomiku.

Hlavní aplikace

Kapalný plyn je alternativou k tradičním palivům. Je efektivnější, bezpečnější a šetrnější k životnímu prostředí.

Kde se používá zkapalněný zemní plyn:

1. V energetice. Pro výrobu elektřiny.
2. V dopravě. Jako palivo pro auta, nákladní auta a lodě.
3. V průmyslu. Jako surovina pro chemickou výrobu a zdroj energie pro průmyslové procesy.
4. V běžném životě. Pro vytápění rodinných domů, ohřev vody.
5. V autonomních energetických systémech v těžko dostupných regionech.

V budoucnu vědci plánují používat kapalný plyn k vytváření chladu v určitých průmyslových odvětvích a výrobě elektřiny prostřednictvím tlakových rozdílů ve výrobě LNG a opětovném zplynování.

Výhody LNG jako motorového paliva

Kdysi bylo upozornění, že auto jede na plyn, něčím překvapivým. To je dnes běžná praxe, i když se to obvykle týká CNG (stlačený zemní plyn).

Stále více však začínají používat LNG, který je ziskovější a v řadě vlastností výrazně předčí benzín.

Oktanové číslo CNG se pohybuje od 110 do 120. U benzínu je výrazně nižší. Například běžný benzin má 92–95, prémiový 98 a vysoce rafinovaný benzin pro závodní vozy asi 100. Jak vidíme, oktanové číslo CNG je v každém případě vyšší, díky čemuž je plyn odolnější vůči detonaci.

Je důležité si uvědomit, že LNG je jedním z nejčistších druhů paliva. Ve srovnání s benzínem nebo naftou produkuje mnohem méně škodlivých emisí do atmosféry. Ve světle nedávných ekologických trendů se z toho stává vážná „nabídka na medaili“.

Výhody LNG jako paliva:

1. Efektivita nákladů. Snižuje celkovou spotřebu paliva a umožňuje ušetřit na doplňování paliva.
2. Šetrné k životnímu prostředí. Méně nečistot znamená méně emisí.
3. Účinnost. CNG je k motoru šetrnější než benzín nebo nafta.

Přemýšlíte o koupi auta? Sovcombank nabízí půjčky na auto za výhodných podmínek na nové i ojeté vozy. Vyplňte online žádost hned teď, spočítejte si měsíční splátku, získejte požadovanou částku a usedněte za volant svého vysněného vozu!

Sníte o novém autě? Je čas jednat! Kupte si nový nebo ojetý vůz u prodejce nebo přímo od majitele a Sovcombank vám na koupi půjčí peníze. Půjčka vám umožní rychle a snadno usednout za volant auta, na jehož koupi jste neměli dost peněz. Pohodlná kalkulačka na webu vám pomůže vypočítat načasování a výši plateb. Vyplňte přihlášku online – zabere to méně než minutu. Pracovník banky vás bude kontaktovat, aby upřesnil podrobnosti a rychle vyřešil.

Dětská otázka ohledně LNG a zapalovače

Již dlouho je známo, že děti dokážou klást otázky, které zanechají viset i dospělé s pokročilými stupni.

Když jsem psal tento text, moje malá neteř se o téma začala zajímat a zeptala se: „Obsahují zapalovače také kapalný plyn? “On cáká!”

A skutečně, pomyslel jsem si. Je LNG a plyn v domácích zapalovačích to samé nebo ne?

Vlastně ne. LNG je metan, který byl maximálně vyčištěn od nečistot, stlačen, ochlazen a zkapalněn. Plyn v zapalovačích je středně vyčištěná rozpočtová směs propanu a butanu.

A nebylo chlazeno. A je tekutý, protože je v hermeticky uzavřené nádobě pod velmi vysokým tlakem. Z tohoto důvodu se vzdálenost mezi molekulami zmenšuje a plynné skupenství je nahrazeno kapalným.

Když udeříme do zapalovače, otevřeme ventil zásobníku, plynná kapalina se vrhne na svobodu, molekulární vzdálenosti se opět prodlouží a přemění se zpět na „plynový“ plyn.

Stručná historie a vyhlídky

Pojďme si jen projít hlavní „milníky“. První vývoj ve zkapalňování plynu se datuje do 18. století.

Pak se zcela náhodou podařilo fyzikovi Van Marumovi v laboratoři proměnit amoniak v kapalinu. Výsledek byl překvapivý, ale nevyvolal žádné silné emoce.

V první polovině 19. století učinil budoucí hvězda vědy Michael Faraday revoluční objev: plyn lze zkapalnit pomocí vysokého tlaku a nízké teploty. Až do konce století fyzici pokračovali v experimentech a studiu vlastností různých plynů a jejich schopnosti přeměnit se v kapalinu.

Počátkem 20. století byla postavena první zkapalňovač plynu, která však fungovala experimentálně a ne v průmyslovém měřítku.

Za výchozí bod „éry LNG“ je považován rok 1941, kdy ve Spojených státech začal fungovat první komerční komplex LNG. První tanker na LNG se objevil na konci 1950. let.

LNG je dnes důležitou součástí globální ekonomiky. Trh neustále roste a toto odvětví bude pravděpodobně v příštím desetiletí pouze postupovat.

Pro ty, kteří si váží svého času

Přihlaste se k odběru týdenního e-mailového zpravodaje a dozvíte se o nejzajímavějších publikacích.

Chcete se dozvědět o nových publikacích bez návštěvy webu?

Přihlaste se k odběru oznámení v Zenu a Telegramu