Архив рубрики: Осушка газа

Осушка газа на автомобильных заправочных станциях

осушка газа

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.

Осушка газа на автомобильных заправочных станциях

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)

Осушка природного газа

осушка природного газа

Газовая промышленность – одна из наиболее стремительно разивающихся отраслей топливно-энергетического комплекса. Основным фактором, способствующим подобному положению дел, является экологическая чистота газа как топлива. Поэтому осушка природного газа является одной из приоритетных задач.

Из скважин поступает преимущественно газ, в состав которого входят механические примеси (пыль, песок и т..п.), а также пары воды и свободная влага. Во втором случае существенно возрастает вероятность образования гидратов и льда, которые становятся причиной появления пробок в трубопроводах, что существенно усложняет процесс транспортировки. Поэтому необходимо как очищать газы от примесей, так и производить их осушку.

Осушка природного газа – основные способы

Механические примеси удаляются при помощи специальных сепараторов. Исключение конденсации воды из газа при охлаждении и образования гидратов достигается за счет искусственной осушки. Она позволяет обеспечить такое состояние газа, при котором его точка росы находится ниже, чем температура транспортировки.

Все методы осушки природного газа в зависимости от классификационного признака можно условно разделить на три группы: физические, химические и физико-химические.

Физические методы основаны на искусственном охлаждении газов, компримировании и сочетании охлаждения и компримирования. Технически цель может быть достигнута за счет:

  • вымораживания влаги низкими температурами атмосферы;
  • охлаждением газа с дополнительным компримирование (или без него);
  • инжекции химических веществ в газовый поток с улавливанием продуктов гидратации при помощи сепарационных и центральных установок;
  • низкотемпературной сепарации.

Химические методы базируются на взаимодействии воды с химическими веществами. При этом полнота реакций может обеспечить образование продуктов гидратации с очень низкой упругостью водяных паров. На сегодняшний день существуют реагенты, способные обеспечить практически полную осушку газа. Основная проблема состоит в трудности или невозможности регенерации таких веществ. Поэтому в качестве промышленных осушителей они использоваться не могут. Скорее, речь может идти исключительно о лабораторном применении при определении влажности газов.

Физико-химические методы позволяют поглощать влагу при помощи специальных веществ. В зависимости от типа применяемого сорбента они делятся на адсорбцию (твердый сорбент) и абсорбцию (жидкий сорбент). Очистка с помощью физико-химических методов получила наиболее широкое распространение на практике.

При адсорбционной очистке имеет место избирательное поглощение порами сорбента молекул воды. После насыщения вода извлекается из пор при помощи внешних воздействий.

Такой вид осушки позволяет достичь минимальной точки росы в -90 ºС. Выбор типа используемого адсорбента зависит от исходного состава газа, наличие в нем компонентов, оказывающих влияние на адсорбент и т.п. На практике чаще всего применяется синтетический цеолит, силикагель и оксид алюминия.

Оборудование для осушки природного газа

Стандартные установки адсорбционной осушки газов работают по следующему алгоритму: адсорбция-нагрев адсорбента-десорбция-охлаждение адсорбента. В случае необходимости этот цикл повторяется.

Абсорбционная осушка реализуется за счет применения жидких реагентов, которые поглощают влагу при непосредственном контакте с газом внутри специальных аппаратов. Обычно в качестве поглотителей используются растворы ди- и триэтиленгликоля.

https://www.youtube.com/watch?v=Zix4cplClDk&t=50s