ИА Neftegaz.RU.
Сжиженный природный газ (СПГ) — природный газ, искусственно сжиженный путем охлаждения до -160°C, для облегчения хранения и транспортировки. СПГ представляет собой бесцветную жидкость без запаха, плотность которой в 2 раза меньше плотности воды. На 75-99% состоит из метана. Температура кипения − 158…−163°C. В жидком состоянии не горюч, не токсичен, не агрессивен. Для использования подвергается испарению до исходного состояния. При сгорании паров образуется диоксид углерода( углекислый газ, CO2) и водяной пар. В промышленности газ сжижают как для использования в качестве конечного продукта, так и с целью использования в сочетании с процессами низкотемпературного фракционирования ПНГ и природных газов, позволяющие выделять из этих газов газовый бензин, бутаны, пропан и этан, гелий. СПГ получают из природного газа путем сжатия с последующим охлаждением. При сжижении природный газ уменьшается в объеме примерно в 600 раз.
Когда газ превращается в жидкость?
Для испарения любой жидкости к ней надо подвести тепло (его называют теплотой испарения). Испарение жидкого азота, жидкого водорода или жидкого гелия происходит при низких температурах. Испаряя жидкий гелий в вакууме, можно получить температуру всего на 0,7 К выше абсолютного нуля. …
Интересные материалы:
Какое пиво самое вкусное в Беларуси? Какое поколение процессоров Intel? Какое поле существует вокруг движущихся электрических зарядов? Какое полушарие мозга более развито у левшей? Какое правление в Канаде? Какое прозвище было у Александра Сергеевича в Царскосельском лицее под Петербургом? Какое расстояние между Анапой и Сочи? Какое расстояние от Одессы до Турции через море? Какое решение может вынести суд апелляционной инстанции? Какое самое безопасное место?
Перевод 1 тонны СПГ в кубометры (м3).
1 тонна СПГ — это примерно 1,38 тыс м3 природного газа после регазификации. Примерно — потому что плотность газа и компонентный на разных месторождения разная. Формулу Менделеева — Клайперона никто не отменял. Кроме метана в состав природного газа могут входить: этан, пропан, бутан и некоторые другие вещества. Плотность газа изменяется в интервале 0,68 — 0,85 кг/м³, но зависит не только от состава, но и от давления и температуры в месте расчета плотности газа. Стандартные условия для температуры и давления – это установленные стандартом физические условия, с которыми соотносят свойства веществ, зависящие от этих условий. Национальный институт стандартов и технологий (NIST) устанавливает температуру 20 °C (293,15 K) и абсолютное давление 1 атм (101.325 кПа), и этот стандарт называют нормальной температурой и давлением (NTP). Плотность компонентов газа сильно различается:
- Метан — 0,668 кг/м³,
- Этан — 1,263 кг/м³,
- Пропан — 1,872 кг/м³.
Поэтому, в зависимости от компонентного состава изменяется и количество м3 газа при переводе из тонн.
Перевод 1 м³ СПГ в 1 м³ регазифицированного природного газа
Пропорции тоже зависят от компонентного состава. В среднем принимается соотношение 1: 600. 1 м³ СПГ — это примерно 600 м3 природного газа после регазификации.
Процесс сжижения идет ступенями, на каждой из которых газ сжимается в 5-12 раз, затем охлаждается и передается на следующую ступень. Собственно сжижение происходит при охлаждении после последней стадии сжатия. Процесс сжижения таким образом требует значительного расхода энергии — до 25 % от ее количества, содержащегося в сжиженном газе.
Ныне применяются 2 техпроцесса:
- конденсация при постоянном давлении (компримирование), что довольно неэффективно из-за энергоемкости,
- теплообменные процессы: рефрижераторный — с использованием охладителя и турбодетандерный/дросселирование с получением необходимой температуры при резком расширении газа.
В процессах сжижения газа важна эффективность теплообменного оборудования и теплоизоляционных материалов.
При теплообмене в криогенной области увеличение разности температурного перепада между потоками всего на 0,5ºС может привести к дополнительному расходу мощности в интервале 2 — 5 кВт на сжатие каждых 100 тыс м3 газа.
Недостаток технологии дросселирования — низкий коэффициент ожижения — до 4%, что предполагает многократную перегонку.
Применение компрессорно-детандерной схемы позволяет повысить эффективность охлаждения газа до 14 % за счет совершения работы на лопатках турбины.
Термодинамические схемы позволяют достичь 100% эффективности сжижения природного газа:
- каскадный цикл с последовательным использованием в качестве хладагентов пропана, этилена и метана путем последовательного снижения их температуры кипения,
- цикл с двойным хладагентом — смесью этана и метана,
- расширительные циклы сжижения.
Известно 7 различных технологий и методы сжижения природного газа:
- для производства больших объемов СПГ лидируют техпроцессы AP-SMR™, AP-C3MR™ и AP-X™ с долей рынка 82% компании Air Products,
- технология Optimized Cascade, разработанная ConocoPhillips,
- использование компактных GTL-установок, предназначенных для внутреннего использования на промышленных предприятиях,
- локальные установки производства СПГ могут найти широкое применение для производства газомоторного топлива (ГМТ),
- использование морских судов с установкой сжижения природного газа (FLNG), которые открывают доступ к газовым месторождениям, недоступным для объектов газопроводной инфраструктуры,
- использование морских плавающих платформ СПГ, к примеру, которая строится компанией Shell в 25 км от западного берега Австралии.
Сферы применения
Помимо того, что сжиженный газ (марка ПБА, применяемая при температуре воздуха не ниже -20 градусов, и ПА) используют в автомобильной сфере, как топливо более экономичное, безопасное, дешевое и не приносящие вреда экологии, оно используется в отопительных системах, в промышленности (как источник тепла и холода в металлообработке, обработке керамики и стекла), для нужд бытовых и коммунальных (марки БТ, ПБТ, ПТ).
Главными игроками в сегменте топлива являются бутан, метан и пропан, которые объединяют такие показатели:
- отсутствующий запах. Напротив, такому топливу придают для быстрого обнаружения утечки ароматический маркер;
- безопасность, т.е. устойчивость к возможному возгоранию, которое происходит при температуре плюс 429 градусов (бутан), при 466 (бутан) и при 537 (метан). Для сравнения ДТ и бензин воспламеняются при достижении отметки в 250-300 градусов;
- сгорание полное, благодаря чему сводится к минимуму вред от выбросов в окружающее пространство;
- минимальный нагар, позволяющий продлить срок службы поршневых цилиндров, свечей и камеры сгорания двигателя;
- большое октановое число: 110 у метана и 100 у смеси пропан-бутановой. Нужно отметить, что применять смеси можно в различных климатических зонах, но с учетом того, что они в сжиженном состоянии не морозоустойчивы, зато невосприимчивы к зонам с жарким климатом: эти составляющие в смеси дополняют друг друга и образуют субстанцию достаточно стабильную. В отличие о них, пропан на высокую температуру реагирует, что приводит к тому, что в баллонах, где он хранится, повышается давление.
Важно: На заправочных станциях продают разные смеси для разных сезонов, которые отличаются процентным составом газовых смесей: в летней, например, бутана должно быть 60%, в зимней – 40.
С требованиями, касающимися сжиженных углеводородных газов, можно ознакомиться в ГОСТ 27578-2018.
Производители
Основными странами, производящими сжиженный газ, являются по данным на 2009 год:
- Катар – объем достигает почти 50 млрд м³;
- Малайзия и Индонезия – соответственно 29,5 и 25 млрд. кубов;
- Австралия и Алжир – 24 и 21 млрд м³.
Среди импортеров СПГ первое место занимает Япония. Также газ закупают: Испания, США, Франция, Индия.
В России также имеются 2 действующих завода. Один из них — запущенный в 2009 году проект Сахалин-2. Контрольным пакетом владеет Газпром Совладельцами являются: 27,5% Shell, 12,5Mitsui, 10% — Mitsubishi.По итогам 2015 года годовое производство достигло 10,8 миллионов тонн, что больше проектной мощности на 1,2 млн тонн. К сожалению,из-за падения цен на мировом рынке экспорт в последние годы заметно снизился.
Другим значимым игроком в России является компания Новатэк (Ямал-СПГ).
Не остались в стороне и американцы: они в эксплуатацию ввели 5 терминалов для экспорта СПГ, общая мощность которых составляет 57,8 млрд. т/год. Понятно, почему между этими странами не первый год имеется жесткое противостояние.
Сколько литров газа уходит на отопление дома?
Величина средней выработки СУГ из газгольдера за весь сезон отопления составляет приблизительно 20 литров на каждый метр отапливаемой площади при общей квадратуре жилья до 200 квадратных метров.
Интересные материалы:
Как выводить краску с джинсов? Как вызвать Яндекс Такси в Калининграде? Как вызвать такси в Алуште? Как взбить пух в пуховике пылесосом? Как забальзамировать цветы? Как забиндить прыжок на колесико мышки? Как забивают кур на птицефабрике? Как заблокировать микрофон? Как заблокировать пользователя на wi Fi? Как заблокировать сайт в поисковике?
Стартовые вложения
Стартовые вложения в систему автономной газификации легко просчитать по предложениям различных компаний. Например, установка подземного газгольдера объемом 6.5 м3 «под ключ» за один день со всем необходимым оборудованием обойдется сейчас от 400 до 500 тыс. руб. Такой газгольдер способен в течение года обеспечивать газом средний дом или коттедж с участком и приусадебным хозяйством, включая расход газа на отопление и горячее водоснабжение.
С подключением к газовой магистрали, если газификация домов или объектов не предусмотрена генеральным планом, все не так просто и однозначно, и близость газопровода вовсе не гарантирует легкого решения этой задачи. Во-первых, подключение может быть просто невозможным, так как пропускная способность газопроводов ограничена, и дополнительных мощностей может не оказаться.
Расходы на эксплуатацию и обслуживание
Хорошо отрегулированное газовое оборудование практически не требует обслуживания, так как нагара и копоти не образуют ни сжиженный, ни магистральный газ. Профилактические работы и контрольные осмотры регулярно проводятся независимо от вида топлива, и затраты на них примерно одинаковы.
В эксплуатационные расходы при использовании сжиженного газа могут войти расходы на электроэнергию, если в системе применены испарители с электрическим нагревом. Испарители устанавливают в мощных промышленных системах для увеличения скорости образования паровой фазы, а также с наземными газгольдерами, так как естественное испарение бутановой составляющей прекращается при отрицательных температурах.
Но электрические испарители обычно используют в системах с относительно небольшим потреблением газа, и они расходуют не так много энергии. В высокопроизводительных системах применяют испарители с жидкостным нагревом, тепло для которых производится за счет сжигания того же сжиженного газа.
Так что, расходы на эксплуатацию и обслуживание для систем, работающих на магистральном и сжиженном газе, практически одинаковы.
Оборудование СПГ-завода
- установка предварительной очистки и сжижения газа,
- технологические линии производства СПГ,
- резервуары для хранения, в тч специальные криоцистерны, устроенные по принципу сосуда Дюара,
- для загрузки на танкеры — газовозы,
- для обеспечения завода электроэнергией и водой для охлаждения.
Существует технология, позволяющая сэкономить на сжижении до 50% энергии, с использованием энергии, теряемой на газораспределительных станциях (ГРС) при дросселировании природного газа от давления магистрального трубопровода (4-6 МПа) до давления потребителя (0,3-1,2 МПа):
- используется как собственно потенциальная энергия сжатого газа, так и естественное охлаждение газа при снижении давления.
- дополнительно экономится энергия, необходимая для подогрева газа перед подачей к потребителю.
Чистый СПГ не горит, сам по себе не воспламеняем и не взрывается. На открытом пространстве при нормальной температуре СПГ возвращается в газообразное состояние и быстро растворяется в воздухе. При испарении природный газ может воспламениться, если произойдет контакт с источником пламени. Для воспламенения необходимо иметь концентрацию испарений в воздухе от 5 % до 15 %. Если концентрация до 5 %, то испарений недостаточно для начала возгорания, а если более 15 %, то в окружающей среде становится слишком мало кислорода. Для использования СПГ подвергается регазификации — испарению без присутствия воздуха. СПГ является важным источником энергоресурсов для многих стран, в том числе Японии ,Франции, Бельгии, Испании, Южной Кореи.
Транспортировка СПГ
— это процесс, включающий в себя несколько этапов:
- морской переход танкера — газовоза,
- автодоставка с использованием спецавтотранспорта,
- ж/д доставка с использованием вагонов-цистерн,
- регазификация СПГ до газообразного состояния.
Регазифицированный СПГ транспортируется конечным потребителям по газопроводам.
Экологическое топливо
Сжиженный газ имеет достаточно большое октановое число и отличается высокими энергетическими показателями, что позволяет его использовать для заправки автомобилей. Не нанося вред экологии, использование этого топлива уменьшает расход масла и износ двигателя. Цена его ниже стоимости бензина. К тому же, сжиженные газы безопасны, а заправка производится на специализированных заправочных станциях. Это объясняет, почему его считают более экономичным топливом, чем бензин.
Преимущества
- Удобство хранения энергоносителя (за счет большой плотности газа сжиженного), доставки и потребления. Хранится жидкость криогенная нетоксичная при минус 162 градусах Цельсия. Для больших объемов используют наземные емкости, где она находится под атмосферным давлением;
- Перевозки межконтинентальные, для которых используют танкеры-газовозы, автоцистерны или железнодорожные цистерны;
- Открывает возможность газификации удаленных на значительные расстояния от газовых магистралей, объектов. Отпадает необходимость строительства дорогостоящих трубопроводов.
