Altènativ Drive Tès: PATI 1 - Endistri gaz
Nan 70s yo, Wilhelm Maybach eksperimante ak desen diferan nan motè entèn combustion, chanje mekanis ak panse sou alyaj ki pi apwopriye pou pwodiksyon an nan pati endividyèl elèv yo. Li souvan mande ki nan sibstans ki sou yo Lè sa a, li te ye ki ka pran dife ki pi apwopriye pou itilize nan motè chalè.
Nan 70s yo, Wilhelm Maybach eksperimante ak desen diferan nan motè entèn combustion, chanje mekanis ak panse sou alyaj ki pi apwopriye pou pwodiksyon an nan pati endividyèl elèv yo. Li souvan mande ki nan sibstans ki sou yo Lè sa a, li te ye ki ka pran dife ki pi apwopriye pou itilize nan motè chalè.
Nan 1875, lè li te yon anplwaye nan Gasmotorenfabrik Deutz la, Wilhelm Maybach te deside teste si li te kapab kouri yon motè gaz sou gaz likid - pi jisteman, sou gazolin. Li te rive tcheke sa ki ta rive si li fèmen tiyo gaz la epi olye li mete yon moso twal tranpe nan gazolin devan manifoul admisyon an. Motè a pa sispann, men li kontinye travay jiskaske li "souse" tout likid ki soti nan tisi a. Sa a se ki jan lide nan premye "karburateur" enpwovize a te fèt, epi apre kreyasyon an nan machin nan, gazolin te vin gaz prensipal la pou li.
M ap rakonte istwa sa a pou fè ou sonje ke anvan gazolin te parèt tankou yon altènativ a gaz, premye motè yo te itilize gaz kòm gaz. Lè sa a, li te sou lè l sèvi avèk (ekleraj) gaz pou ekleraj, jwenn nan metòd pa li te ye jodi a, men pa pwosesis chabon. Motè a, envante pa Swis Izarak de Rivac la, premye "natirèlman aspirasyon" (san konpresyon) endistriyèl klas Ethylene Lenoir motè a depi 1862, ak klasik inite a kat-konjesyon serebral kreye pa Otto yon ti kras pita, kouri sou gaz.
Isit la li nesesè mansyone diferans ki genyen ant gaz natirèl ak gaz petwòl likid. Gaz natirèl gen 70 a 98% metàn, ak rès la se pi wo gaz òganik ak inòganik tankou etan, pwopan ak butan, monoksid kabòn ak lòt moun. Lwil oliv tou gen gaz nan pwopòsyon varye, men gaz sa yo lage nan distilasyon fraksyon oswa yo pwodui pa kèk pwosesis bò nan raffinerie. Jaden gaz yo trè diferan - gaz pi oswa "sèk" (ki se, ki gen sitou metàn) ak "mouye" (ki gen metàn, etan, pwopàn, kèk lòt gaz ki pi lou, e menm "gazolin" - likid limyè, fraksyon ki gen anpil valè) . Kalite lwil yo tou diferan, ak konsantrasyon gaz yo nan yo ka swa pi ba oswa pi wo. Jaden yo souvan konbine - gaz monte pi wo pase lwil oliv ak aji kòm yon "bouchon gaz". Konpozisyon "bouchon an" ak jaden lwil prensipal la gen ladan sibstans ki sou yo mansyone pi wo a, ak divès fraksyon, yon fason senbolik pale, "koule" youn nan lòt. Metàn ki itilize kòm gaz machin "se" soti nan gaz natirèl, ak melanj pwopan-butan nou konnen ki soti nan tou de jaden gaz natirèl ak jaden lwil oliv. Apeprè 6% nan gaz natirèl nan mond lan pwodui nan depo chabon, ki souvan akonpaye pa depo gaz.
Pwopan-butan parèt sou sèn nan yon fason yon ti jan paradoks. An 1911, yon kliyan Ameriken imilye nan yon konpayi lwil oliv enstwi zanmi l ', pi popilè magazen Dr Snelling a, yo chèche konnen rezon ki fè yo pou evènman an misterye. Rezon ki fè la pou endiyasyon kliyan an se ke kliyan an sezi jwenn ke mwatye nan tank estasyon an ranpli a te jis te ranpli. Ford Li disparèt pa mwayen enkoni pandan yon ti vwayaj lakay li. Tank la pa koule soti nan okenn kote ... Apre anpil eksperyans, Dr Snelling te dekouvri ke rezon ki fè mistè a se kontni segondè gaz pwopan ak butan nan gaz la, e touswit apre sa li te devlope premye metòd pratik pou distile. yo. Li se paske nan avans sa yo fondamantal ki Dr Snelling se kounye a konsidere kòm "papa a" nan endistri an.
Pi bonè, anviwon 3000 4 ane de sa, gadò mouton yo te dekouvri yon "sous flanm dife" sou mòn Paranas nan Lagrès. Pita, yon tanp ki gen kolòn tou limen te bati sou kote "sakre" sa a, ak orak Delphius li priyè li yo devan kolos majestic la, sa ki lakòz moun yo santi yon sans de rekonsilyasyon, pè ak admirasyon. Jodi a, kèk nan romans sa a pèdi paske nou konnen ke sous flanm dife a se metàn (CHXNUMX) ap koule tankou dlo soti nan fant nan wòch ki asosye ak fon lanmè yo nan jaden gaz yo. Gen dife menm jan an nan anpil kote nan Irak, Iran ak Azerbaydjan sou kòt la nan lanmè a kaspyèn, ki te tou boule pou syèk e yo te depi lontan ke yo rekonèt kòm "flanm dife yo p'ap janm fini an nan peyi Pès la."
Plizyè ane pita, Chinwa yo te itilize tou gaz ki soti nan jaden yo, men ak yon objektif trè pragmatik - chofe gwo chodyèr ak dlo lanmè ak ekstrè sèl nan li. Nan 1785, Britanik yo te kreye yon metòd pou pwodwi metàn nan chabon (ki te itilize nan premye motè combustion entèn yo), ak nan kòmansman ventyèm syèk la, famasi Alman Kekule ak Stradonitz patante yon pwosesis pou pwodwi pi lou gaz likid soti nan li.
An 1881, William Hart te fouye premye pi gaz nan vil Fredonia Ameriken. Hart te gade bul yo monte nan sifas dlo a nan yon bè ki tou pre pou yon tan long epi li deside fouye yon twou soti nan tè a nan jaden an gaz pwopoze a. Nan yon pwofondè nèf mèt anba sifas la, li te rive nan yon venn ki soti gaz ki te soti, ke li te kaptire pita, ak Fredonia Gas Light Company ki te fèk fòme a te vin yon pyonye nan biznis gaz la. Sepandan, malgre zouti Hart la, gaz ekleraj yo itilize nan XNUMXyèm syèk la te extrait sitou nan chabon pa metòd ki dekri pi wo a - sitou akòz mank de potansyèl pou devlope teknoloji pou transpòte gaz natirèl soti nan jaden.
Sepandan, premye pwodiksyon lwil komèsyal la te deja yon reyalite lè sa a. Istwa yo te kòmanse Ozetazini an 1859, e lide a se te sèvi ak lwil extrait pou distile kewozèn pou ekleraj ak lwil pou motè vapè. Menm lè sa a, moun yo te fè fas ak pouvwa a destriktif nan gaz natirèl, konprese pou dè milye ane nan zantray yo sou tè a. Pyonye yo nan gwoup Edwin Drake a prèske mouri pandan premye perçage enprovize toupre Titusville, Pennsylvania, lè gaz koule soti nan vyolasyon an, yon gwo dife pete, ki te pote ale tout ekipman yo. Jodi a, eksplwatasyon lwil oliv ak gaz jaden yo akonpaye pa yon sistèm mezi espesyal pou bloke koule gratis nan gaz ki ka pran dife, men dife ak eksplozyon yo pa estraòdinè. Sepandan, se menm gaz la nan anpil ka itilize kòm yon kalite "ponp" ki pouse lwil oliv nan sifas la, epi lè presyon li yo tonbe, lwil oliv kòmanse chèche epi sèvi ak lòt metòd yo ekstrè "lò nwa".
Mond lan nan gaz idrokarbone
An 1885, kat ane apre premye perçage gaz William Hart, yon lòt Ameriken, Robert Bunsen, envante yon aparèy ki pita vin konnen kòm "Bunsen brûler". Envansyon an sèvi nan dòz ak melanje gaz ak lè nan yon pwopòsyon apwopriye, ki ka Lè sa a, dwe itilize pou konbisyon an sekirite - li se brûler sa a ki jodi a se baz la nan ajutaj oksijèn modèn pou recho ak aparèy chofaj. Envansyon Bunsen te louvri nouvo posiblite pou itilize gaz natirèl, men byenke premye tiyo gaz la te konstwi osi bonè ke lè 1891, gaz ble pa t 'pran enpòtans komèsyal jouk Dezyèm Gè Mondyal la.
Se pandan lagè a ki te kreye metòd ase serye pou koupe ak soude, ki te fè li posib pou konstwi tiyo gaz metal ki an sekirite. Dè milye de kilomèt nan yo te bati nan Amerik apre lagè a, ak tiyo ki soti nan Libi a Itali te bati nan ane 60 yo. Gwo depo gaz natirèl yo te dekouvri tou nan Netherlands. De reyalite sa yo eksplike pi bon enfrastrikti pou itilize gaz natirèl konprese (CNG) ak gaz likid petwòl (LPG) kòm yon gaz machin nan de peyi sa yo. Enpòtans estratejik menmen ke gaz natirèl la kòmanse jwenn konfime pa reyalite sa a - lè Reagan te deside detwi "Anpi sa ki mal" nan ane 80 yo, li te mete veto sou rezèv la nan ekipman gwo teknoloji pou konstriksyon an nan yon tiyo gaz soti nan la. Sovyetik nan Ewòp. Pou konpanse pou bezwen Ewopeyen an, konstriksyon an nan yon tiyo gaz soti nan sektè Nòvejyen nan Lanmè Nò a ak tè pwensipal Ewòp la akselere, ak Sovyetik la pandye. Nan epòk la, ekspòtasyon gaz yo te sous prensipal lajan difisil pou Inyon Sovyetik, ak gwo mank ki te lakòz mezi Reagan yo te mennen byento nan evènman istorik byen li te ye nan kòmansman ane 90 yo.
Jodi a, Larisi demokratik se yon gwo founisè gaz natirèl pou bezwen enèji Almay la ak yon gwo jwè mondyal nan zòn sa a. Enpòtans gaz natirèl yo te kòmanse grandi apre de kriz lwil oliv nan ane 70 yo, e jodi a li se youn nan resous enèji prensipal ki gen enpòtans jeostratejik. Kounye a, gaz natirèl se gaz ki pi bon mache pou chofaj, yo itilize kòm yon materyo nan endistri chimik, pou jenerasyon elektrisite, pou aparèy nan kay la, ak pwopan "kouzen" li yo ka menm jwenn nan boutèy deyodoran kòm yon deyodoran. ranplase konpoze fliyò ki diminye ozòn. Konsomasyon gaz natirèl la toujou ap grandi, ak rezo tiyo gaz la ap vin pi long. Kòm pou enfrastrikti ki te bati jiskaprezan pou itilize gaz sa a nan machin, tout bagay se byen lwen dèyè.
Nou te deja di ou sou desizyon yo etranj ke Japonè yo te fè nan pwodiksyon an nan gaz ki nesesè anpil ak ra pandan Dezyèm Gè Mondyal la, epi tou mansyone pwogram nan pou pwodiksyon an nan gazolin sentetik nan Almay. Sepandan, yo konnen ti kras sou lefèt ke nan ane yo lagè mèg nan Almay te gen machin byen reyèl kouri sou ... bwa! Nan ka sa a, sa a se pa yon retounen nan bon motè a vapè fin vye granmoun, men motè entèn combustion, orijinal ki fèt yo kouri sou gazolin. An reyalite, lide a pa trè konplike, men li mande pou itilize yon sistèm dèlko gaz ki ankonbran, lou ak danjere. Chabon, chabon oswa jis bwa yo mete nan yon izin elektrik espesyal ak pa trè konplèks. Nan fon li yo, yo boule nan absans la nan oksijèn, ak nan kondisyon nan tanperati ki wo ak imidite, yo lage yon gaz ki gen monoksid kabòn, idwojèn ak metàn. Lè sa a, li refwadi, netwaye, ak manje pa yon fanatik nan manifoul admisyon motè a pou itilize kòm gaz. Natirèlman, chofè yo nan machin sa yo fè fonksyon yo konplèks ak difisil nan ponpye - chodyè a te dwe detanzantan chaje ak netwaye, ak machin yo fimen reyèlman sanble yon ti jan tankou locomotives vapè.
Jodi a, eksplorasyon gaz mande pou kèk nan teknoloji ki pi sofistike nan mond lan, ak ekstraksyon gaz natirèl ak lwil oliv se youn nan pi gwo defi yo fè fas a syans ak teknoloji. Reyalite sa a se laverite espesyalman nan peyi Etazini an, kote pi plis ak plis metòd ki pa konvansyonèl yo te itilize pou "souse" gaz ki rete nan jaden fin vye granmoun oswa abandone, osi byen ke yo ekstrè sa yo rele "sere" gaz. Dapre syantis yo, kounye a li pral pran de fwa plis perçage pou pwodui gaz nan nivo teknoloji an 1985. Efikasite metòd yo ogmante anpil, epi pwa ekipman an redwi pa 75%. Yo itilize pwogram òdinatè de pli zan pli sofistike pou analize done ki soti nan gravimèt, teknoloji sismik ak satelit lazè, kote yo kreye kat rezèvwa ki genyen twa dimansyon. Sa yo rele imaj 4D yo te kreye tou, gras a ki li se posib yo vizyalize fòm yo ak mouvman nan depo sou tan. Sepandan, enstalasyon modèn yo rete pou pwodiksyon gaz natirèl lanmè—sèlman yon fraksyon nan pwogrè imen nan zòn sa a—sistèm pozisyon mondyal pou perçage, perçage ultra-fon, tiyo oseyan, ak sistèm clearance likid. monoksid kabòn ak sab.
Rafine lwil oliv pou pwodwi bon jan kalite gazolin se yon travay ki pi konplèks pase rafine gaz. Nan lòt men an, transpòte gaz pa lanmè se pi plis koute chè ak konplèks. Tank LPG yo byen konplèks nan konsepsyon, men transpòtè LNG yo se yon kreyasyon sansasyonèl. Butane likid nan -2 degre, pandan y ap pwopan likid nan -42 degre oswa presyon relativman ba. Sepandan, li pran -165 degre pou likide metàn! Kontinwe, konstriksyon gaz LPG mande pou estasyon COMPRESSOR ki pi senp pase pou gaz natirèl ak tank ki fèt pou kenbe tèt ak presyon pa patikilyèman wo nan 20-25 bar. Kontrèman, tank gaz natirèl likid yo ekipe ak sistèm refwadisman kontinyèl ak tank super-izole - an reyalite, kolos sa yo se pi gwo frijidè kriyojenik nan mond lan. Sepandan, yon pati nan gaz la jere "kite" enstalasyon sa yo, men yon lòt sistèm imedyatman kaptire li ak manje li nan silenn motè bato a.
Pou rezon ki anwo yo, li se byen konprann ke deja nan 1927 teknoloji a pèmèt premye tank pwopan-butan yo siviv. Sa a se travay la nan Dutch-angle Shell la, ki nan tan sa a te deja yon konpayi jeyan. Kessler bòs nan travay li a se yon nonm avanse ak yon eksperimantè ki depi lontan reve itilize nan yon fason gwo kantite gaz ki te byen lwen tèlman koule nan atmosfè a oswa boule nan raffinerie lwil oliv. Sou lide ak inisyativ li a, yo te kreye premye veso lanmè ki gen yon kapasite pote 4700 tòn pou transpòte gaz idrokarbone ak dimansyon ekzotik ak enpresyonan anlè tank pil yo.
Sepandan, yon lòt trant-de ane yo bezwen bati premye Methane Pioneer transpòtè metàn, ki te konstwi pa lòd konpayi gaz Constock International Methane Limited. Shell, ki deja gen yon enfrastrikti ki estab pou pwodiksyon ak distribisyon GPL, te achte konpayi sa a, e trè byento yo te bati de plis gwo tankè - Shell te kòmanse devlope biznis gaz natirèl likid la. Lè moun ki rete nan zile angle Conway, kote konpayi an ap bati enstalasyon depo metàn, reyalize sa ki aktyèlman estoke ak transpòte nan zile yo, yo choke ak pè, panse (ak rezon) ke bato yo se jis bonm jeyan. Lè sa a, pwoblèm nan nan sekirite te reyèlman enpòtan, men jodi a tankè pou transpò a nan metàn likid yo trè an sekirite epi yo se pa sèlman youn nan pi an sekirite yo, men tou, youn nan veso ki pi zanmitay anviwònman an - enprenabl pi an sekirite pou anviwònman an pase tank lwil oliv. Pi gwo kliyan nan flòt tank la se Japon, ki pa gen prèske sous enèji lokal, ak konstriksyon tiyo gaz nan zile a se yon antrepriz trè difisil. Japon tou gen pi gwo "pak" machin gaz. Swèd prensipal yo nan gaz natirèl likid (LNG) jodi a se Etazini, Omàn ak Katar, Kanada.
Dènyèman, biznis la nan pwodwi idrokarbur likid soti nan gaz natirèl te vin de pli zan pli popilè. Sa a se sitou ultra-pwòp gaz dyezèl sentèz soti nan metàn, ak endistri sa a espere devlope nan yon vitès akselere nan tan kap vini an. Pa egzanp, politik enèji Bush mande pou itilize sous enèji lokal yo, epi Alaska gen gwo depo gaz natirèl. Pwosesis sa yo ankouraje pa pri lwil oliv relativman wo, ki kreye kondisyon pou devlopman teknoloji chè - GTL (Gas-to-Liquid) se jis youn nan yo.
Fondamantalman, GTL se pa yon nouvo teknoloji. Li te kreye nan ane 20 yo pa famasi Alman Franz Fischer ak Hans Tropsch, mansyone nan pwoblèm anvan yo kòm yon pati nan pwogram sentetik yo. Sepandan, kontrèman ak idwojènasyon destriktif chabon, pwosesis yo rantre nan molekil limyè nan lyezon ki pi long yo pran plas isit la. Lafrik di sid te pwodwi gaz sa yo sou yon echèl endistriyèl depi ane 50 yo. Sepandan, enterè nan yo te ogmante nan dènye ane yo nan rechèch nan nouvo opòtinite pou diminye emisyon gaz danjere nan peyi Etazini. Gwo konpayi lwil oliv tankou BP, ChevronTexaco, Conoco, ExxonMobil, Rentech, Sasol ak Royal Dutch/Shell ap depanse gwo kantite lajan pou devlope teknoloji ki gen rapò ak GTL, e kòm rezilta devlopman sa yo, aspè politik ak sosyal yo ap de pli zan pli diskite nan fas a ankourajman. taks sou konsomatè gaz pwòp. Konbistib sa yo pral pèmèt anpil konsomatè gaz dyezèl ranplase li ak plis zanmitay anviwònman an epi yo pral redwi pri a pou konpayi machin yo satisfè nouvo nivo emisyon danjere ke lalwa fikse. Dènye tès apwofondi montre ke GTL konbistib diminye monoksid kabòn pa 90%, idrokarbur pa 63% ak swi pa 23% san yo pa bezwen pou filtè patikil dyezèl. Anplis de sa, nati a ki ba-souf nan gaz sa a pèmèt itilize nan katalis adisyonèl ki ka plis redwi emisyon machin.
Yon avantaj enpòtan nan gaz GTL se ke li ka itilize dirèkteman nan motè dyezèl san okenn modifikasyon nan inite yo. Yo kapab tou melanje ak konbistib ki gen 30 a 60 ppm souf. Kontrèman ak gaz natirèl ak gaz petwòl likid, pa gen okenn nesesite pou chanje enfrastrikti transpò ki egziste deja pou transpòte gaz likid. Dapre Rentech Prezidan Denis Yakubson, sa a ki kalite gaz ta ka depreferans konpleman ekolojik-zanmitay potansyèl ekonomik la nan motè dyezèl, ak Shell se kounye a bati yon gwo $ 22,3 milya dola plant nan Katar ak yon kapasite konsepsyon de XNUMX milyon lit sentetik gaz chak jou. ... Pi gwo pwoblèm ak gaz sa yo soti nan gwo envestisman ki nesesè nan nouvo fasilite yo ak pwosesis pwodiksyon tipikman chè a.
Biogaz
Sepandan, sous metàn se pa sèlman depo anba tè. Nan 1808 Humphry Davy te fè eksperyans ak pay mete nan yon retòt vakyòm epi li te pwodwi yon biogaz ki gen sitou metàn, gaz kabonik, idwojèn ak nitwojèn. Daniel Defoe pale tou de biogaz nan woman li sou "zil pèdi a". Sepandan, istwa a nan lide sa a se menm pi gran - nan 1776yèm syèk la, Jan Baptita Van Helmont te kwè ke gaz ki ka pran dife yo te kapab jwenn nan dekonpozisyon nan sibstans òganik, ak Konte Alexander Volta (kreyatè a nan batri a) tou te rive nan konklizyon menm jan an. an 1859. Premye plant biogaz la te kòmanse opere nan Bombay e li te etabli nan menm ane ke Edwin Drake te pwodwi premye perçage lwil oliv siksè. Yon plant Endyen trete poupou ak founi gaz pou lanp lari yo.
Li pral pran yon bon bout tan anvan pwosesis chimik yo nan pwodiksyon an nan biogaz yo byen konprann ak etidye. Sa a te vin posib sèlman nan 30s yo nan syèk la XX e se rezilta yon kwasans nan devlopman mikrobyoloji. Li sanble ke pwosesis sa a ki te koze pa bakteri anaerobik yo, ki se youn nan fòm ki pi ansyen lavi sou Latè. Yo "moulen" matyè òganik nan yon anviwònman anaerobik (dekonpozisyon aerobic mande pou yon anpil nan oksijèn ak jenere chalè). Pwosesis sa yo rive tou natirèlman nan marekaj, marekaj, jaden paddy, letan ki kouvri, elatriye.
Sistèm pwodiksyon biogaz modèn yo ap vin pi popilè nan kèk peyi, ak Syèd se yon lidè nan tou de pwodiksyon biogaz ak machin adapte pou kouri sou li. Inite sentèz yo sèvi ak biogenerators ki fèt espesyalman, aparèy relativman chè ak senp ki kreye yon anviwònman apwopriye pou bakteri, ki, depann sou kalite yo, "travay" pi efikas nan tanperati ki sòti nan 40 a 60 degre. Pwodwi fen plant biogaz yo, anplis gaz, gen ladan tou konpoze ki rich nan amonyak, fosfò ak lòt eleman apwopriye pou itilize nan agrikilti kòm angrè tè.
