Меню

Какое давление и температура спг сжиженного природного газа

Какое давление и температура спг сжиженного природного газа


Преимущества метана, а правильнее сказать природного газа — его экологическая чистота, дешевизна, обширная и разнообразная ресурсная база, высокая безопасность, возобновляемость, универсальность применения – дополняются также тем, что его можно транспортировать и хранить как в газообразном, так и в сжиженном состоянии. Правда, при сверхнизких, криогенных температурах.

Компримирование (сжатие) и сжижение природного газа применяются для уменьшения физических объемов хранилища. В сосуд вместимостью 1000 литров при нормальных условиях (давление 1 атмосфера и температура 0 o С) войдет один кубический метр природного газа (нормальный — нм 3 ), при давлении 200 атмосфер — примерно 220 нм 3 , а при температуре минус 162 o С — 600 нм 3 .

Другими словами: при одинаковой вместимости топливных резервуаров автомобиль на СПГ проедет расстояние почти в 2,5 раза больше чем автомобиль на КПГ с топливной ёмкостью аналогичной вместимости. Для транспорта, выполняющего рейсы на большие расстояния, это имеет решающее значение.

Для использования метана в качестве топлива на транспорте сжижение открывает дополнительные возможности. Теперь метановые заправочные станции теперь не нужно подключать к газотранспортной или газораспределительной системам. Попросту говоря, природный газ может быть доставлен потребителю практически в любую точку, также как доставляют прочите нефтепродукты, включая СУГ.

Сжиженный природный газ – СПГ (Liquefied natural gas — LNG) представляет собой криогенную (со сверхнизкой температурой -120 К или -153,1 оС) жидкость без запаха и цвета, плотность которой в два раза меньше плотности воды. СПГ не токсичен. Диапазон температур кипения метана (в зависимости от его состава) -158 … -163 o C. СПГ для двигателей должен минимум на 95 % состоять из метана; в остальные 5 % входят этан, пропан, бутан, азот и прочие примеси.

Для получения коммерческого СПГ входящий (трубный) природный газ необходимо максимально очистить от влаги, конденсата, серы и, ртути и — главное, — двуокиси углерода (СО2). При нормальном давлении она замерзает и превращается лед уже при температуре минус 78,5? С. Ледяная пробка в может привести к остановке двигателя, убыткам и, в конечном счете, дискредитации СПГ как перспективного моторного топлива.

Немного истории

В начале XIX века Английский ученый Майкл Фарадей доказал возможность сжижения газов и заложил основы холодильного цикла: при повышения давления при комнатной температуре газ переходит в жидкость; при её испарении и возвращении в газообразное состояние выделяется холод; при повторном сжатии (компримировании) газа снова переходит в жидкость. И так далее.

В конце XIX веке немецкий инженер Карл фон Линде, считающийся основоположником холодильной техники, создал первую промышленную воздухоразделительную машину; первым научился сжижать воздух, кислород, азот. Карл Линде начал буквально «делать деньги из воздуха»: его фирма производила и продавала жидкий кислород. Кстати, ему же принадлежит изобретение ацетиленовой горелки.

В истории СПГ были и другие вехи:
• 1886 год: польский физик Кароль Ольшевский получил первый сжиженный природный газ;
• 1915 год: американский промышленник Годфри Кэбот (кстати, прожил 101 год!) запатентовал технологию хранения сжиженных газов при сверхнизких температурах;
• 1917 в Западной Вирджинии, США построена первая установка по производству коммерческого СПГ;
• 1957 в эксплуатацию введен первый в мире танкер-метановоз Methane Pioneer, доставивший из США в Великобританию первую товарную партию СПГ;
• 1998 год: в России начал работать первый в стране коммерческий комплекс сжижения/транспортировки/потребления СПГ (на базе ООО «Лентрансгаз» /Сергей Сердюков/ и ООО «Сигма-газ» /Илья Ходорков/).

Мировой рынок СПГ


К настоящему времени сформировался самостоятельный сегмент мирового газового рынка с собственной законодательной, технологической, промышленной, ресурсной и инфраструктурой базой. По данным из различных источников, в 2013 году:
мировая добыча природного газа превысила 3,5 трлн. м 3 ;
на мировой рынок поставлено 1,036 трлн. м 3 — почти треть мировой добычи;
8226; переработано в СПГ 0,3 трлн. м 3 (примерно 9,2% от общего объема или 31% от экспортного объема) и произведено примерно около 235 млн. т. товарного СПГ;
прогноз производства СПГ на 2020 год составляет 400 млн. т (550 млрд. м 3 ); на 2030 — 500 млн. тонн (685 млрд. м 3 );
сжижение природного газа в 17 странах осуществляют 86 заводов суммарной производительностью 286 млн. т;
импорт СПГ осуществляется в 30 стран мира;
• выполнено 3998 рейсов танкеров СПГ;
• СПГ транспортируют более 420 танкеров суммарной вместимостью 62 млн. м 3 ;
прием, хранение, регазификация и перевалка СПГ выполняется в 21 стране мира на 104 терминалах общим объемом 721 млн. тонн .

Читайте также:  Лечение низкого давления с высоким сердцебиение

В 2014 году мировое производство СПГ составило по разным оценкам от 239 до 246 млн. т., т.е. примерно 9,6% от общего объема добычи природного газа. Международный союз импортеров СПГ (GIIGNL) утверждает, что паспортная мощность заводов сжижения природного газа к концу 2014 года достигла 298 млн. т, хотя полностью они не используются.

38% мирового объёма СПГ получено в Азиатско-тихоокеанском регионе.

Количество рейсов танкеров СПГ выросло до 4 023.

По некоторым прогнозам, в 2020 году производство СПГ может достичь 400 млн. т. (примерно 550 млрд. м 3 ), что будет эквивалентно 1/10 мирового рынка сырой нефти. К 2030 году мировой рынок СПГ может пересечь рубеж 500 млн. тонн в год (685 млрд. м 3 ).

Заводы по производству СПГ и регазификационные термналы

Цены на СПГ

Основным мотивом перехода на использование СПГ, также как и КПГ, является стремление сократить затраты на топливо. При этом СПГ предпочтительнее КПГ, поскольку по сравнению со сжатым газом он увеличивает пробег на одну заправку примерно в 2,5 раза при одинаковой вместимости систем хранения. Примечательно, что даже в условиях существенного падения цен на нефть (20% за шесть месяцев: июль 2014 – январь 2015) пессимистичный прогноз обвала цен на природный газ для автотранспорта не сбылся. Так, на переходе 2014/2015 года цены розничные на СПГ сократились только на один процент. Розничные цены на природный газ для автотранспорта намного более стабильны, чем цены на нефтепродукты. Предыдущее снижение цен на СПГ отмечалось в январе – июле 2014 года. Но даже тогда оно составило всего 7%.

Наибольший экономический эффект от использования сжиженного природного газа можно получить на тяжелом транспорте: морские и речные суда, железнодорожные локомотивы, магистральные тягачи, карьерные самосвалы, самолеты.

Транспорт на сжиженном метане:

Слева направо: морской паром Viking Grace, Финляндия;
газотурбовоз ГТ-1, Россия; магистральный тягач, Великобритания

Немного технологии

Производственно-коммерческий цикл СПГ включает сжижение природного газа (liquefaction of natural gas) — перевод входного природного газа из газообразного в сжиженное состояние за счет глубокого снижения температуры до -162 o С (-260 o F); краткосрочное хранение (до нескольких недель), транспортировку (дальность доставки автомобильным, железнодорожным и морским транспортом практически не ограничена); регазификацию (regasification) — возвращение СПГ в газообразное состояние и в завершении использование газа (use of gas) потребителем.

Источниками природного газа для переработки в СПГ в зависимости от конкретной задачи могут быть газотранспортная система и объекты на ней (компрессорные, газораспределительные станции, АГНКС, подземные хранилища), месторождения, малодебитные скважины, газовые коллекторы, возобновляемые источники и т.д.

Переработка природного газа в СПГ (natural gas processing into LNG) производится на специальных сухопутных и плавучих комплексах, использующих различные технологии: дросселированние — работа на разнице давлений газа на входе и в установке сжижения и каскадное охлаждение хладагентами. Для сокращения затрат на сжижение желательно, чтобы перепад давлений был не менее 25 – 30 атмосфер. Выбор конкретной технологии зависит от желаемой производительности оборудования, состава входящего газа, свойств и назначения итогового продукта.

Транспортировка СПГ

Транспортировка СПГ может осуществляться автомобильным, железнодорожным и водным транспортом. Наземным и железнодорожным транспортом сжиженный метан перевозят, как правило, в специальных емкостях, по сути, являющихся термосами различной конструкции, обеспечивающими достаточно продолжительное время бездренажного хранения (boil-off time). Современные емкости для транспортировки СПГ в малых обьъемах выполняются в габаритах 20- и 40-футовых контейнеров.

Стационарные наземные, заглубленные и подземные хранилища большой вместимости (как правило, вертикальные цилиндрические изотермические резервуары), также как и транспортные емкости, имеют многослойную конструкцию. Сложный сэндвич из силовых, тепло- и гидро-изолирущих конструкций, криопроводов, насосов и др. систем призван обеспечить достаточно продолжительное и безопасное хранение СПГ.

Читайте также:  Какой объем газов при 300 и нормальном давлении

Конструкция резервуаров плавучих терминалов для хранения и газификации СПГ (FSRU — floating storage and regasification unit), — а таких объектов на конец 2014 года в мире насчитывалось 20,- в принципе имеют аналогичную конструкцию.

Ёмкости для СПГ можно сравнить с русской матрешкой, состоящей из нескольких вложенных, но изолированных друг от друга сосудов. Их количество, геометрия, материалы изготовления, тип изоляции, вместимость, конструкция и т.д. зависят от назначения.

Автоцистерны и крио-контейнеры идеально подходят для малотоннажных поставок СПГ конечным потребителям. В рамках российских и европейских СПГ-проектов автомобильные перевозки сжиженного метана осуществляют на дальность до 1000 и даже 1500 километров.

Преимуществом крио-контейнеров является то, что они приспособлены для мульти-модальных перевозок и могут выполнять роль сменных стационарных хранилищ, требующих минимальной инженерной подготовки площадки потребителя. С другой стороны, только автоцистерны могут обеспечить бесперевалочную доставку СПГ «от двери до двери».

Крупные партии СПГ транспортируют на большие расстояния морскими танкерами – метановозами (LNG carrier). Единичная вместимость танкера (по воде) колеблется в пределах от 19 до 266 тысяч м 3 . Основной объем мировых перевозок СПГ (49,8%) приходится на танкеры вместимостью от 100 до 149,9 тысяч м 3 . Вместе с танкерами вместимостью от 150 до 199,9 тысяч м 3 они транспортируют более 80% мирового экспортного СПГ. Сводные данные представлены в таблице.

Мировой флот танкеров СПГ по вместимости

По типу резервуаров для СПГ большие танкеры делятся на две большие группы: сферические (moss type) и мембранные (membrane type). Основу мирового метанового флота составляют газовозы мембранного типа. Таких судов сегодня 303; они транспортируют 75% общего объема СПГ. Танкеры со сферическими резервуарами насчитываю 109 единиц. Их транспортные возможности оцениваются в 23,7%. На танкере монтируют от 3 до 5 (реже 6) сферических или мембранных резервуаров. На малых танкерах как правило устанавливаются традиционные стальные криогенные емкости.

В 2014 году танкеры СПГ выполнили 4023 рейсов (в 2013 — 3998), 1524 из которых назначением в Японию, 559 – в Южную Корею, 273 в Китай, 219 в Тайвань, 660 в Европу 175 – в Северную Америку.

Строительство танкеров СПГ

Ведущими строителями танкеров СПГ являются Южная Корея и Япония. Почти 60% (248 судов) мирового флота данной специализации построено в Южной Корее; 23% (98 судов) – в Японии. Российский флот танкеров СПГ, принадлежащий Совкомфлоту, насчитывает 10 судов суммарной вместимостью 1 409 тыс. м 3 южнокорейской (шесть танкеров), японской и шведской постройки (по два танкера).

Мировой флот танкеров СПГ по месту строительства

При подготовке раздела по СПГ использованы материалы IEA — International Energy Agency – IEA, 2015 edition; Wood Makenzie, USDoE; Douglas-Westwood; Auke Visser’s, Global LNG Industry Review in 2014; Zeus Intelligence; GIIGNL — International Group of Liquefied Natural Gas Importers; ОАО «Газпром»; НГА и др.

Источник

Что такое сжиженный природный газ (СПГ)?

Сжиженный природный газ или сокращенно СПГ, как принято называть его в энергетической отрасли (англ. соотв. Liquefied Natural Gas, сокр. LNG) представляет собой обыкновенный природный газ, охлажденный до температуры –162°С (так называемая температура сжижения) для хранения и транспортировки в жидком виде. Хранится сжиженный газ в изотермических резервуарах при температуре кипения, которая поддерживается вследствие испарения СПГ. Данный способ хранения СПГ связан с тем, что для метана, основной составляющей СПГ, критическая температура –83°С, что гораздо ниже температуры окружающей среды, и не предоставляет возможным хранить сжиженный природный газ в резервуарах высокого давления (для справки: критическая температура для этана составляет +32°С, для пропана +97°С). Для использования СПГ подвергается испарению до исходного состояния без присутствия воздуха. При регазификации (возвращении газа в исходное парообразное состояние) из одного кубометра сжиженного газа образуется около 600 кубометров обычного природного газа.

Температура сжиженного газа

Чрезвычайно низкая температура СПГ делает его криогенной жидкостью. Как правило, вещества, температура которых составляет –100°С (–48°F) или еще ниже, считаются криогенными и требуют специальных технологий для обработки. Для сравнения, самая низкая зарегистрированная температура на Земле составляет –89,2°С (Антарктика), а в населенном пункте –77,8°С (поселок Оймякон, Якутия). Криогенная температура сжиженного природного газа означает, что контакт с СПГ может вызвать изменение свойств контактирующих материалов, которые впоследствии станут ломкими и потеряют свою прочность и функциональность. Поэтому в отрасли СПГ используют специальные материалы и технологии.

Читайте также:  Автоматический клапан минимального давления

Химический состав СПГ

Сырая нефть и природный газ являются ископаемыми видами топлива, известными как «углеводороды», потому что содержат химические комбинации атомов углерода и водорода. Химический состав природного газа зависит от места добычи газа и его обработки. Сжиженный природный газ представляет собой смесь метана, этана, пропана и бутана с небольшим количеством более тяжелых углеводородов и некоторых примесей, в частности, азотных и комплексных соединений серы, воды, углекислого газа и сероводорода, которые могут существовать в исходном газе, но должны быть удалены перед сжижением. Метан является самым главным компонентом, обычно, хотя и не всегда, более чем на 85% по объему.

Плотность сжиженного газа

Поскольку СПГ представляет собой некую смесь, плотность сжиженного природного газа изменяется незначительно с ее фактическим составом. Плотность сжиженного природного газа, как правило, находится в диапазоне 430–470 килограммов на кубический метр, а его объем составляет примерно 1/600 объема газа в атмосферных условиях. Это делает его примерно на треть легче, чем воздух. Другим следствием этих фактов является то, что СПГ имеет меньшую плотность, чем вода, что позволяет ему находиться на поверхности в случае разлива и вернуться к парообразному состоянию достаточно быстро.

Другие свойства СПГ

Сжиженный природный газ не имеет запаха, бесцветный, не вызывает коррозии, не горюч и не токсичен. СПГ хранится и транспортируется при сверхнизких температурах при атмосферном давлении (отсутствие высоких давлений). При воздействии на окружающую среду СПГ быстро испаряется, не оставляя следов на воде или почве.

В своей жидкой форме сжиженный природный газ не имеет способность взрываться или воспламеняться. При испарении природный газ может воспламениться в случае контакта с источником горения, и если концентрация испарений в воздухе будет составлять от 5 до 15 процентов. Если концентрация паров газа менее 5 процентов, то для начала возгорания испарений недостаточно, а если более 15 процентов, то в окружающей среде будет нехватка кислорода.

Преимущества сжиженного природного газа

  1. В процессе сжижения плотность газа увеличивается в сотни раз, что повышает эффективность и удобство хранения, а также транспортировки и потребления энергоносителя.
  2. Сжиженный природный газ – нетоксичная криогенная жидкость, хранение которой осуществляется в теплоизолированной емкости при температуре –162°С. Большие объемы СПГ возможно хранить в специальных наземных резервуарах при атмосферном давлении.
  3. Возможность межконтинентальных перевозок СПГ специальными танкерами-газовозами, а также перевозка железнодорожным и автомобильным видами транспорта в цистернах.
  4. Сжиженный природный газ дает возможность газификации объектов, удаленных от магистральных трубопроводов на большие расстояния, путем создания резерва СПГ непосредственно у потребителя, избегая строительства дорогостоящих трубопроводных систем.

С точки зрения потребителя, преимущества сжиженного природного газа, исходя из его состава и физических свойств, состоят еще и в том, что СПГ является не только источником сухого природного газа, транспортируемого по газопроводам, а также источником ШФЛУ (широкая фракция легких углеводородов – этана, пропана, бутанов и пентанов), входящих в состав СПГ и выделяемых из СПГ при регазификации. Эти углеводороды используются в качестве нефтехимического сырья и в качестве источника экологически чистого топлива для различных видов транспорта (а также в быту). В процессе регазификации на терминале СПГ будет происходить выделение фракции С2+ или С3+. Возможность перевозить ШФЛУ в составе сжиженного природного газа выступает не только в пользу потребителя, но также решает и проблемы производителя по транспортировке ШФЛУ с газового месторождения.

Сжиженный природный газ представляет собой безопасный, экологически чистый вид топлива с высокими энергетическими характеристиками и октановым числом. Цена СПГ по стоимости у потребителя ниже цены сжиженного нефтяного газа, мазута и тем более дизельного топлива.

Источник

Adblock
detector