Часто встречаемая в научной литературе аббревиатура СПГ не всегда понятна читателю или иному заинтересованному лицу, поэтому периодически возникают вопросы, как переводится СПГ и что значит.
Сжиженный природный газ: определение и физико-химические свойства
СПГ или сжиженный природный газ – продукт вторичного воздействия на добываемый метановый, этановый газ, получаемый с целью облегчения его перевозки и хранения. На этапе сжатия в него добавляют азот.
Основной компонент газа – метан, концентрация которого не ниже 75% масс. Чем отличается природный газ от сжиженного газа? Последний обладает следующими характеристиками:
- не имеет цвета и запаха (природный газ имеет запах тухлых яиц, так как в его состав входят сернистые соединения – меркаптаны, а после добычи в него добавляют одоранты, позволяющие вовремя заметить утечку);
- плотность СПГ равна почти половине от плотности воды (0,425-0,46 кг/л);
- кипение происходит при температуре -159°C;
- не горюч в данном агрегатном состоянии;
- не имеет токсического действия;
- газ не агрессивен;
- реакция горения паров сопровождается выделением двуокиси углерода и водяного пара;
- в условиях открытого пространства при 25°C и 760 мм. рт. столба сжатый газ принимает первоначальное газообразное состояние, растворяясь в воздухе;
- в процессе испарения газ может воспламеняться при наличии контакта с очагом пламени (концентрация в воздухе, необходимая для воспламенения – 5-15% об. – то есть, ниже и выше данных значений воспламенения не произойдет).
Таким образом, отличия природного газа от сжиженного очевидны.
Как сжижают природный газ – особенности процесса
Главными целями в производстве сжиженного продукта являются:
- получение конечного продукта как товарной единицы;
- выделение бутановой, пропановой, этановой газовой фракции;
- выделение гелия.
Фракционирование происходит в условиях пониженных температур (до -168°C). Данные условия приводят к уменьшении плотности сжиженного природного газа по сравнению с обычным в 600 раз. Ориентировочно, согласно данным электронного журнала Neftegaz.ru №12 от 2018 года, путем охлаждения можно сжать 1380 м3 природного газа до 1000 кг СПГ. Таковы примерные соотношения сжиженного газа к природному.
На производстве сжижение газа осуществляется по многоступенчатой технологии. Переход с одной ступени на другую характеризуется сжатием потока в 12 раз, до тех пор, пока не поменяется агрегатное состояние потока. Недостатком данного способа считаются энергетические потери, достигающие на выходе 25%.
На сегодняшний день разработаны две технологии получения СПГ:
- компримирование;
- технология, основанная на теплообменных процессах.
В первом случае протекает процесс конденсации с неизменным давлением, что негативно сказывается на энергоемкости в целом. Во втором варианте поток охлаждается с последующим резким дросселированием до нужных температурных параметров, однако после первого этапа степень сжижения газа составляет всего 4%. Выходом из ситуации является использование каскадных технологий, увеличивающих эффективность охлаждения до 100%.
Особое внимание в производстве СПГ необходимо уделять качественному теплообменному и изоляционную оборудованию, поскольку оно определяет возможность возникновения дополнительных расходов мощности. Так, при перепаде температуры внутри реактора или теплообменника на 1°C при проходе через него 100 000 м3 газовой смеси, затраты на сжатие по мощности увеличиваются на 5 кВт.
Существует семь действующих вариантов технологий сжижения газовой смеси:
- для крупнотоннажного производства СПГ в 82% выбирают техпроцессы компании Air Products: AP-SMR, AP-C3MR, AP-X.
- на втором месте стоит технология под названием Optimized Cascade, все права на которую принадлежат компании ConocoPhillips;
- третье место занимают малогабаритные GTL-установки, предназначенные для использования в закрытых промышленных помещениях;
- отдельные установочные единицы в производстве СПГ в мире находят широкое применение в циклах синтеза газомоторного топлива.
Для обеспечения доступности газовых месторождений (касается шельфовой добычи), в эксплуатацию были введены специальные морские суда,а также плавательные платформы (разработка компании Shell) укомплектованные холодильным оборудованием – по сути, сжижение происходит по механизму in siutu.
Сделать однозначный вывод об эффективности работы каждой не представляется возможным, поскольку зависит и определяется только обстоятельствами. Однако, если брать в расчет единичный завод по производству СПГ в России, то комплектация его такова:
- оборудование для подготовки исходных веществ, в частности, система очистки газа;
- оборудование для основного цикла процесса;
- линии оборотной воды, конденсата, технологического пара;
- герметичные резервуары, предназначенные для хранения жидкости, криоцистерного типа (сосуд Дуара);
- оборудование для загрузки транспортировки СПГ без потерь на испарение;
- транспортировочные танкеры и иные средства перевозки;
- установки бесперебойной подачи электроэнергии и холодной воды в качестве хладагента.
Согласно источнику газеты Neftegaz.ru №12, в последнее время наибольшее внимание стало уделяться технологии, экономящей до 50% затрат энергии на получение целевого продукта. Она основана на использовании собственной энергии (потенциальной) сжиженного газа и естественном охлаждении потока при уменьшении давления в магистральном трубопроводе до отметки потребительского давления (ориентировочно с 6 МПа до 1,2 МПа).
История производства СПГ
Впервые попытки получить сжатый природный газ в масштабах одного производства осуществлялись в начале XX века. В семнадцатом году XX века американским заводам удалось получить сжиженный газ, имеющий принципиальную разницу с природным газом. Однако в то время отсутствовали технологические решения для осуществления транспортировки жидкости, что существенно затормозило развитие промышленного комплекса.
Строительство первого отечественного завода по производству СПГ, согласно разработанному проекту, осуществилось в 2006 году. Начало положил разработанный проект «Сахалин-2». Особую роль в усовершенствовании комплекса сыграл «Газпром», целью которого было реализовать себя как лидера среди существующих на мировом рынке энергетических компаний, поэтому строительство завода СПГ в России, его отлаженное производство и перспективы стало важным этапом, расширяющим влияние компании на мировом рынке. Спустя три года, в 2009, В России произошел торжественный запуск завода СПГ, функционирующий и в 2018 году.
Транспортировка СПГ: экспорт из России
Существует несколько способов транспортировки сжатого газа:
- морскими путями на танкерах;
- с помощью автомобилей, предназначенных для перевозки газа в цистернах;
- железнодорожным способом в криоцистернах.
В пункте прибытия происходит регазификация продукта – возвращение жидкости в газообразное состояние, и подача потребителям по системе газопроводов.
Главными странами-потребителями российского газа считаются Япония, Южная Корея, Бельгия, Испания и Франция.
Мировое производство СПГ
Страны-производители (2009 год): Катар, Малайзия, Индонезия, Австралия, Алжир, Тринидад и Тобаго, лидером из которых является Катар (производство 49,5 млрд м).
Страны- экспортеры (2009 год): Япония, Республика Корея, Испания, Франция, США, Индия, лидером из которых является Япония. Однако к началу 2020 года компании США планируют запуск новых производств с суммарной мощностью более 57,8 млн т/год.
В Российской Федерации, по данным на 2018 год, функционируют 2 завода. Первый из них принадлежит компаниям Газпром, Shell, Mitsui и Mitsubishi, с общей мощностью 10,8 млн т/год СПГ. Второй завод по производству сжиженного природного газа находится в Ямало-Ненецком автономном округе, принадлежащем компании Новатэк. В перспективах компании строительство дополнительного завода в рамках проекта Арктик СПГ на Няхартинском месторождении природного газа.
Интересные факты о СПГ
- В конце XX века (1971) В Туркменистане произошла крупнейшая авария при бурении газоразведочной скважины. Группа геологов в процессе работы наткнулась на полость в земле, в результате чего установка со всем оборудованием буквально ушла вниз на несколько сотен метров. В целях безопасности было решено поджечь газ с надеждой скорейшего выгорания. Однако запасы были настолько большими, что газ горит и в настоящее время. Путешественники прозвали место «Дверью в преисподнюю».
- Общая длина газовых трубопроводов России превышает расстояние от спутника Земли до нас в 2 раза. Если переводить величину на размер экватора, то протяженность газопроводов превышает последнюю в 20 раз.
- Размеры наибольшего танкера для транспортировки сжиженного природного газа длиннее футбольного поля в 3,5 раз (345 м).
