Из-за подорожания нефтепродуктов альтернативные виды топлива пользуются все большей популярностью у автомобилистов. Поэтому в этой статье мы рассмотрим как осуществляется осушка природного газа перед использованием на заправочных станциях.
Что такое метан и как он добывается?
Метан (CH4) – это простейший по составу углеводород легче воздуха. В природном виде он не имеет цвета, запаха. Однако для использования в быту и в промышленности в метан добавляют одоранты, вещества со специфическим запахом газа, которые служат предупреждающим индикатором во время утечки. Метан является компонентом природного газа (77-79%) и попутных нефтяных газов (31-90%).
В природе данный газ образуется в болотах, увлажненных почвах в результате жизнедеятельности некоторых микроорганизмов. Большие запасы метана сосредоточены на дне моря. Но, как правило, в промышленных целях природный газ добывают из недр Земли путем бурения скважин. Из скважин газ транспортируется по газопроводам.
Природный газ в недрах может находиться в нескольких видах:
- в виде отдельных скоплений;
- в виде газовой шапки в нефтегазовых залежах;
- растворенный в нефти или воде.
Также метан может добываться путём коксования каменного угля, гидрирования угля или же гидролиза в каталитических реакциях.
1.Коксование каменного угля
Коксованием называется процесс переработки жидкого или твердого топлива путем нагревания в специальных печах при больших температурах до 1000℃. В процессе происходит распад на летучие вещества (газообразные продукты, пар и аммиак) и на твердое – каменноугольный кокс. Органическая часть летучих продуктов также разлагается и претерпевает изменения.
2.Гидрирование угля
Гидрирование – это химический процесс, который происходит при 400-600℃ под давлением до 250 атм при участии катализатора (окислов железа). При этом получается жидкая углеродная смесь
3.Гидрогенолиз углеводородов
Гидрогенолизом называется процесс, при котором происходит разрыв связи углеродов
В развитых странах мира существуют альтернативные способы получения метана. Например, в Германии научились добывать топливо даже из соломы. Из 7 рулонов соломы массой в 1,8т получается 300 кг метана, которого достаточно для пробега автомобиля в 10000 км.
Отличие метана как топлива от пропан-бутана
Пропан (C3H8) – ещё один из видов газа, получаемый из нефти. Метан и пропан-бутан имеют свои особенности и отличия, и при использовании в качестве топлива имеют как преимущества, так и недостатки, которые нужно взвешивать при их выборе.
Сравнение особенностей метана и пропан-бутана
Характеристика газа | Метан (CNG) | Пропан-бутан (LPG) |
Физ. состояние в баллоне | газообразный | сжиженный |
Давление | 200-250 атм | до 20 атм |
Свойства хим. состава | легче воздуха | тяжелее воздуха |
Происхождение | природный газ или нефтепродукт | чаще всего нефтепродукт (синтезируемый) |
Относительно того, какой газ является более эффективным, однозначного ответа нет и у каждого есть свои сложности в использовании. Между тем самым важным критерием является безопасность топлива.
Стоит отметить такие основополагающие факты об обоих видах газа о их преимуществах и недостатках:
- метан становится взрывоопасным при концентрации в воздухе более 4,4%, а пропан уже при 2,1%, то есть пропан является более взрывоопасным;
- метан, будучи более легким, чем пропан-бутан, быстрее рассеивается и накапливается только в замкнутых помещениях;
- помимо взрывоопасности важным вопросом является также экологическая безопасность любого топливного вещества. Так, известно, что метан считается практически одним из самых экологически чистых топлив, поскольку не имеет едких запахов и токсичных химических примесей, в отличии от пропана;
- пропан снижает мощность двигателя на 3-5%, а метан – на 15-20%;
- для хранения и перевозки метана требуется более дорогостоящее и тяжелое оборудование, чем для пропана;
- цены на метан во многих странах незначительно дороже, чем на пропан.
Несмотря на вышеперечисленные недостатки, метан всё же впоследствии становится более экономически выгодным и окупаемым, чем пропан, во-первых из-за меньшего расхода на километраж пробега, а, во-вторых, благодаря большему его запасу в автомобиле.
Природный газ является самым экономичным видом топлива. Для его переработки требуется минимум затрат. Всё, что нужно сделать перед заправкой автомобиля – это сжать газ в компрессоре.
Концентрационные и температурные пределы воспламенения природного газа значительно выше, чем у бензина и дизтоплива. Нижний предел самовоспламенения метана – 650℃
Сравнение цен на метан и пропан-бутан в Европе (по данным на сентябрь-октябрь 2019)
*Кол-во метана при продаже исчисляется в кубометрах или килограммах а пропан-бутан – в литрах
Страна | Метан | Пропан-бутан |
Австрия | 0.99 €/кг | 0.77 €/л |
Беларусь |
0.23 €/㎥ 0.32 €/кг |
0.39 €/л |
Бельгия |
Газ L: 0.86 €/кг Газ H: 0.98 €/кг |
0.46 €/л |
Болгария | 0.74 €/кг | 0.51 €/л |
Великобритания | 0.78 €/кг | 0.69 €/л |
Венгрия | 1.30 €/кг | 0.70 €/л |
Германия |
Газ L: 0.95 €/кг Газ H: 1.08 €/кг |
0.60 €/л |
Греция | ≈0.89 €/кг | 0.77 €/л |
Италия | 0.96 €/кг | 0.61 €/л |
Испания | 0.94 €/кг | 0.71 €/л |
Литва | 0.94 €/㎥ | 0.50 €/л |
Люксембург | 0.68 €/кг | 0.45 €/л |
Молдавия | 0.40 €/кг | 0.52 €/л |
Нидерланды | 1.6 €/кг | 0.77€/л |
Норвегия | 1.77 €/кг | 0.74 €/л |
Польша | 0.87 €/кг | 0.45 €/л |
Португалия | 0.92 €/㎥ | 0.63 €/л |
Россия | 0.27 €/㎥ | 0.27 €/л |
Румыния | 0.94 €/кг | 0.55 €/л |
Северная Македония | 0.68 €/кг | 0.68 €/л |
Сербия | 0.77 €/кг | 0.63 €/л |
Словакия | 1.08 €/кг | 0.55 €/кг |
Турция | 0.54 €/㎥ | 0.55 €/кг |
Украина | 0.54 €/㎥ | 0.44 €/кг |
Финляндия |
1.34 €/кг – био 1.21 €/кг |
? |
Франция | 1.24 €/кг | 0.87 €/кг |
Хорватия | 1.34 €/кг | 0.58 €/кг |
Чехия | 0.97 €/кг | 0.53 €/кг |
Швейцария | 1.87 €/кг | 0.83 €/кг |
Швеция | 1.32 €/кг | 0.84 €/кг |
Эстония |
0.86 €/кг – био 0.9 €/кг |
0.59 €/кг |
Статистика по метановым заправкам
В разных странах по всему миру можно наблюдать разное количество метановых заправок.
Для сравнения, в Италии по данным на 2017 год числилось 1044 метановых станций, в Германии в феврале 2018 года насчитывалось 868 станций, а в Великобритании на момент ноября 2017 было всего 6 таких станций.
Мы видим разную динамику развития рынка газового топлива. Это можно связать с тем, что в некоторых консервативных странах всё ещё вопрос развития альтернативной энергетики не ставится так остро, и традиционный нефтяной бензин ещё остаётся самым популярным видом топлива несмотря на его дороговизну и ощутимый вред экологии. Безусловно, необходимо учитывать доступность газовых ресурсов в той или иной стране, а также общую площадь территорий, на которых размещены. К примеру, на сегодняшний день в РФ всего около 500 АГНКС, что очень мало, учитывая площадь и ресурсные возможности государства. В Украине насчитывается почти 300 метановых заправочных станций (без учета оккупированных территорий), которые находятся практически в каждой области и крупном населенном пункте, что является положительной динамикой развития рынка метана. Однако, несмотря на это, ежегодно теряется 10-15% продаж, поэтому Ассоциация природного газа в Украине приходится искать пути для стабилизации рынка. К сожалению, в государстве слабо поддерживается правительством развитие альтернативных энергетики, хотя и последнее время наблюдается активный сдвиг в этом направлении. Важную роль в продвижении рынка газового топлива играет политика государства и обеспечение заинтересованности предприятий в развитии данной промышленности. В некоторых странах существуют государственные программы, способствующие развитию рынка метана:
- в Германии государство компенсирует часть затрат на переоборудование автомобиля для работы на CNG и выдает льготные кредиты; 15% льгота на страхование авто;
- в Италии запрещено строительство АЗС без метанового блока заправки; компенсируется стоимость 70% стоимости строительства АГНКС; выплаты 6500 € за покупку авто на КПГ и 150000 за постройку АГНКС;
- во Франции введен запрет на любой вид углеводного топлива за исключением CNG на муниципальном транспорте;
- в США существует налоговая льгота при покупке любого автомобиля на альтернативном виде топлива от 2500 до 32000 $; налоговая льгота на установку мини-АГНКС в 1000 $ и от 30 до 100 тыс. $ на строительство станции АГНКС.
Осушка газа (метана) на АЗС – известные способы
Наличие влаги в газе часто становится причиной для гидратообразования и коррозии. Для подачи в транспортное средство следует соблюдать пределы количества воды и прочей жидкости. Поэтому газ при отборе следует сушить, т.е. необходима осушка газа. Процесс, как правило, состоит из механических и технических этапов, на которых используется оборудование, которое называется расходомером.
На последнем этапе сушки газ обычно проводят через адсорбирующие фильтры, в которых влага отделяется с помощью гигроскопических веществ, таких как гликоль и прочие.
Проблема сушки метана в том, что при недостаточно отрегулированных насосах теряется много самого газа при излишке гликоля. Также отработанный адсорбционный материал необходимо заменять.
Одним из возможных адсорбентов для сушки газа является цеолит. Цеолит весьма эффективен и имеет ряд преимуществ перед другими веществами, применяемыми для сушки:
- большая скорость поглощения влаги;
- тонкодисперсное селективное поглощение мельчайших частиц и молекул;
- отсутствие стадии охлаждения газа, что упрощает процесс осушки;
- цеолит может легко сушиться и восстанавливаться для повторного использования.
Установки CP и BRPS GlobeCore, которые используются на АЗС для сушки метана
Компания GlobeCore разработала оборудование, способное регенерировать отработанный цеолит, а также предварительно его осушать для улучшения качества адсорбента.
Для восстановления и улучшения свойств цеолита могут быть использованы установки двух типов:
Установка регенерации цеолита BRZ
С помощью BRZ можно восстанавливать производительность картриджей CP-260. Регенерация происходит с помощью нагревания воздуха (до 250℃). В процессе удаляется влага из картриджа. Установка имеет компактный размер. Может также регенерировать другие сорбенты, например, силикагель. Может применяться на любом объекте, использующем картриджи CP-260 для сушки смазочных и изоляционных масел и газов.
Шкаф для сушки цеолита ШСЦ-15
С помощью данной установки производится предварительная сушка цеолита, которая улучшает его адсорбционные свойства. Данный шкаф производит глубокое обезвоживание цеолита с помощью блока нагревателей. Благодаря надежной конструкции и теплоизоляции обеспечивается максимальная эффективность процесса. Модель ШСЦ-15 предусмотрена для нагрева до 250℃. Есть так же модифицированная модель ШСЦ-15Б с температурным режимом до 400℃ (так же возможны установки с индивидуальными параметрами под потребности клиента)