Сжиженный газ, содержащий пропан, бутан и изобутан, используется в качестве топлива в сжиженном состоянии. Каждый из этих газов при использовании отдельно не пригоден для горения: пропан при температуре выше 0 °C становится взрывоопасным, в то время как бутан и изобутан становятся сжиженными даже при незначительном снижении температуры.
Как и зачем сжижают газ: технология производства и сфера использования сжиженного газа
В современных условиях наблюдается стремительное развитие технологий, связанных с добычей, транспортировкой и переработкой природного газа. Многие из нас хорошо знакомы с аббревиатурами СПГ (сжиженный природный газ) и СУГ (сжиженный углеводородный газ). Практически каждый день в новостях можно услышать упоминания о природном газе.
Однако для того чтобы полностью понять происходящее в данной сфере, крайне важно разобраться в том, как именно сжиживается газ, зачем это делается и какие выгоды и недостатки это приносит. И вопросов, касающихся этой темы, существует множество.
Для осуществления процесса сжижения газообразных углеводородов создаются современные высокотехнологичные заводы. В последующих разделах статье мы детально рассмотрим, для чего нужны такие заводы и как происходит процесс сжижения.
Зачем сжижают природный газ?
Природный газ добывается из недр земли в виде смеси различных компонентов, включая метан, этан, пропан, бутан, гелий, азот, сероводород и другие газы. Каждый из этих компонентов в свою очередь имеет свои особенности и области применения.
Некоторые из них используются в химической промышленности, в то время как другие – сжигаются в котлах или турбинах для производства тепловой и электрической энергии. Кроме того, значительные объемы газа используются в качестве топлива для газомоторного транспорта.
Подсчеты показывают, что, если природный газ требуется доставить на расстояние более 2500 км, то его сжижение нередко оказывается более выгодным, чем транспортировка по трубам.
Основная причина сжижения природного газа заключается в упрощении транспортировки на большие дистанции. Если потребитель и газовая скважина находятся на небольшом расстоянии друг от друга, то прокладывание газопровода представляет собой более простое и экономически целесообразное решение. Однако в некоторых случаях строительство таких магистралей может быть экономически невыгодным или трудным из-за особенностей географии. Именно поэтому применяются различные технологии сжижения СПГ и СУГ в жидком состоянии.
Экономика и безопасность перевозок
После процесса сжижения газ преобразуется в жидкое состояние и затем помещается в специальные контейнеры для транспортировки морским, речным, автомобильным или железнодорожным транспортом. Однако этот процесс требует значительных энергетических затрат.
В разных заводах на сжижение может уходить до 25% от общего количества добытого газа. То есть для производства трех тонн готового СПГ необходимо сжечь примерно одну тонну исходного газа. Однако, принимая во внимание высокую востребованность природного газа, такие затраты оправдываются.
При сжижении метан (пропан-бутан) занимает объем, который в 500-600 раз меньше, чем объем самого газа в газообразном состоянии.
Когда природный газ находится в состоянии жидкости, он не является горючим и не представляет собой взрывную опасность. Однако после процесса регазификации полученная газовая смесь становится пригодной для сжигания в котлах и на кухонных плитах. Поэтому, если СПГ или СУГ используются в качестве углеводородного топлива, необходим процесс регазификации.
Использование в различных сферах
Чаще всего термины «сжиженный газ» и «сжижение газа» встречаются в контексте транспортировки углеводородного топлива. Сначала происходит добыча природного газа, затем он преобразуется в СУГ или СПГ, после чего эта жидкость транспортируется и снова превращается в газообразное состояние для различных целей.
СУГ состоит на 95% и более из пропан-бутановой смеси, тогда как СПГ на 85-95% из метана. Это аналогичные, но в то же время совершенно различные виды топлива.
СУГ в основном используют для:
- топлива для газомоторного транспорта;
- производства энергии для автономных систем отопления;
- заправки зажигалок и газовых баллонов, емкостью от 200 мл до 50 л.
СПГ обычно предназначен исключительно для перевозки на большие расстояния. В то время как для хранения СУГ достаточно резервуара, способного выдерживать давление в несколько атмосфер, для сжиженного метана требуются специальные криогенные резервуары.
Сжижение природного газа: что это такое и для чего применяется
На данный момент важно понимать, для каких целей используется сжиженный природный газ (СПГ), его основные преимущества и принцип его применения.
140050, Россия, Московская область, Люберецкий район, поселок Красково, улица Карла Маркса, дом 117, строение 16 (территория ВНИИСТРОМ, 12 км от МКАД)
Сейчас стало известно о запуске нового комплекса по сжижению природного газа (СПГ), который реализует компания Газпром. Объект расположен в Амурской области и будет одним из самых крупных в данном регионе, что позволит Российской Федерации укрепить свои позиции на мировом рынке СПГ.
Комплекс построен с применением самых современных технологий и экологических стандартов, его годовая производительность составит сотни тысяч тонн сжиженного газа. Это позволит не только удовлетворять внутренние потребности страны, но и значительно увеличить экспорт СПГ, особенно в страны Азиатско-Тихоокеанского региона.
С точки зрения экологии проект проявляет свою ответственность: были внедрены новейшие системы очистки и мониторинга, чтобы минимизировать негативное воздействие на окружающую среду.
Но что же такое Сжижение Природного газа и для чего его используют?
Природный газ является одним из важнейших энергетических ресурсов на планете. Однако его транспортировка в газообразном состоянии требует значительных затрат и сложной инфраструктуры для обеспечения безопасности. Чтобы сделать процесс транспортировки менее затратным и более безопасным, природный газ конвертируется в сжиженный природный газ (СПГ).
- Транспортировка на большие расстояния: Одно из ключевых преимуществ СПГ заключается в возможности его транспортировки морскими танкерами, что позволяет доставлять газ в регионы, в которых сложно или невыгодно прокладывать газопроводы.
- Хранение: Сжиженный природный газ дает возможность хранить значительные объемы газа на сравнительно небольших площадях, что важно в условиях ограниченного пространства или при создании стратегических запасов.
- Гибкость поставок: Танкеры, перевозящие СПГ, могут быстро изменить направление доставки в зависимости от рыночной ситуации, что обеспечивает большую гибкость в газовой торговле.
- Снижение зависимости от газопроводов: Для стран, которые не хотят зависеть от определенных маршрутов или поставщиков, импорт СПГ представляет собой хорошую альтернативу.
- Увеличение энергетической безопасности: Создание СПГ-терминалов позволяет странам расширить свои источники поставок газа, что делает их менее уязвимыми к перебоям в поставках или угрозам, связанным с политикой.
- Использование в транспортных средствах: В некоторых странах СПГ находит применение как топливо для автомобилей, автобусов и даже некоторых типов судов, поскольку он более экологически чистый по сравнению с другими источниками топлива.
- Поставки в удаленные регионы: В отдаленных областях, где нет доступа к газопроводам, СПГ может служить основным источником энергии для производства электричества или отопления.
Сжиженный природный газ (СПГ)
Сжиженный природный газ (СПГ) представляет собой смесь различных природных газов, основным из которых является метан (75…99 %). Он превращается в жидкость посредством конденсации при криогенных температурах.
Основные характеристики СПГ
При атмосферном давлении конденсация природного газа происходит при температуре -161,5 °C. При сжижении объем СПГ уменьшается примерно в 600 раз. В этом агрегатном состоянии природный газ не имеет ни цвета, ни запаха, а его плотность в два раза ниже водной. Он не может гореть, не является химически агрессивным и токсичным. Жидкий газ начинает кипеть при температуре в диапазоне -158…-163 °C.
Технология производства
Процесс сжижения газа осуществляется поэтапно. На каждом этапе газа подвергается сжатию с многократным уменьшением объема (в 5-12 раз), охлаждению и переходу к следующему этапу. Окончательное сжижение происходит при понижении температуры на завершающей стадии. Весь процесс требует больших затрат энергии – до 25% от общего количества, содержащегося в веществе.
Современные промышленные технологии, используемые для производства СПГ, включают следующие:
- компримирование — процесс конденсации под воздействием постоянного давления и температуры;
- рефрижераторные процессы, сочетающиеся с дросселированием, что обеспечивает охлаждение с резким расширением газа.
Для эффективного сжижения газа важным аспектом остается качество теплоизоляционных материалов и эффективность теплообменного оборудования.
Порядок транспортировки
Транспортировка СПГ включает в себя несколько этапов:
- перевозка морским танкером со сжиженным газом;
- доставка специальным автотранспортом;
- транспортировка к месту регазификации с использованием железнодорожных цистерн;
- превращение вещества в газообразное состояние.
После регазификации газ доставляется конечным потребителям через газопроводные магистрали.
Сферы применения
Сжиженный природный газ используется в качестве топлива в следующих областях:
- для легковых, грузовых и пассажирских автомобилей;
- в железнодорожном и водном транспорте;
- в энергетических установках на промышленных предприятиях и отдельных объектах;
- в быту для различных хозяйственных нужд.
В зависимости от поставленных задач сжиженный природный газ может использоваться как источник электричества или тепловой энергии, а также холода, что находит применение в бытовой сфере.
Достоинства СПГ
По сравнению с традиционными источниками топлива, СПГ предлагает множество преимуществ как с энергетической, так и с экологической точки зрения, а также с точки зрения коммерческой выгоды. Это проявляется, когда сжиженный природный газ используется в качестве топлива как для газовых моторов, так и для энергетических установок.
- повышенные показатели минимальной теплоты сгорания и КПД оборудования;
- относительно низкие затраты, что позволяет снизить топливные расходы;
- высокая чистота, что увеличивает срок службы оборудования.
Сжиженный природный газ часто применяется в качестве топлива для котельных в дополнение к традиционному мазуту. Использование СПГ позволяет уменьшить энергозатраты, поскольку он не требует предварительного разогрева и рециркуляции. Газ устанавливает меньшую нагрузку на оборудование по сравнению с углеводородами, так как не способствует коррозии. Кроме того, использование СПГ значительно разряжает требования к техническому обслуживанию системы, так как нет нужды в частой очистке камер сгорания, дымоходов и горелок.
Основные производители СПГ по данным 2009 г:
Катар — 49,4 млрд м³, Малайзия — 29,5 млрд м³, Индонезия — 26,0 млрд м³, Австралия — 24,2 млрд м³, Алжир — 20,9 млрд м³, Тринидад и Тобаго — 19,7 млрд м³.
Основные импортеры СПГ в 2009 г: Япония — 85,9 млрд м³, Республика Корея — 34,3 млрд м³, Испания — 27,0 млрд м³, Франция — 13,1 млрд м³, США — 12,8 млрд м³, Индия — 12,6 млрд м³.
По данным на 2021 г. в Российской Федерации функционирует четыре завода по производству СПГ.
Первый СПГ-завод в рамках проекта «Сахалин-2» был запущен в 2009 году, его контрольный пакет принадлежит компании Газпром, а доли участия Shell составляют 27,5%, японских компаний Mitsui и Mitsubishi – 12,5% и 10% соответственно.
По итогам 2015 года производство составило 10,8 млн тонн в год, что на 1,2 млн тонн больше проектной мощности.
Тем не менее, падение мировых цен на газ привело к уменьшению доходов от экспорта СПГ в долларовом выражении на 13,3% по сравнению с 2014 годом, составив 4,5 млрд долларов США в год.
Крупным игроком на российском рынке СПГ становится компания НОВАТЭК, которая в январе 2018 года ввела в эксплуатацию СПГ-завод на проекте Ямал-СПГ.
Дочерняя компания НОВАТЭК – Новатэк-Юрхаровнефтегаз – выиграла аукцион на право пользования недрами Няхартинского участка в Ямало-Ненецком автономном округе. Этот участок необходим компании для развития проекта Арктик СПГ, который стал вторым проектом НОВАТЭК, ориентированным на экспорт СПГ.
В США были введены в эксплуатацию пять терминалов по экспорту СПГ с общей мощностью 57,8 млн тонн в год.
На европейском газовом рынке стартовало серьезное противостояние между американским СПГ и российским сетевым газом.
Транспортировка СПГ
Сжиженный природный газ транспортируется в специальных изотермических емкостях, установленных на судах и наземном транспорте.
Для морской транспортировки используются специализированные газовозы — СПГ-танкеры. Это суда, оснащенные несколькими независимыми криогенными резервуарами, которые разделены жесткой тепловой пеной и предназначены для перевозки сжиженного природного газа при атмосферном давлении и температуре -162,5 °C.
Сжиженный природный газ также может быть транспортирован по суше в специальных цистернах по железной дороге и на автомобилях.
После доставки газа в пункты регазификации он переводится в газообразное состояние, после чего регазифицированный СПГ транспортируется к конечным потребителям по газопроводам.
История
Первые попытки сжижения природного газа были предприняты в начале 20 века и достигли успеха в США в 1917 году. Однако в это же время промышленники переключили свое внимание на транспортировку газообразного топлива по трубам, и исследования в области сжижения были временно приостановлены.
Следующие попытки произвести СПГ произошли в 1941 году, также в США (Кливленд, штат Огайо), однако промышленное производство сжиженного природного газа началось только в середине 1960-х годов. Первая трансконтинентальная транспортировка природного газа в сжиженном состоянии была осуществлена в 1959 году, когда газ был доставлен из США в Великобританию на модернизированном танкере, который использовался в период Второй мировой войны.
Стремительное развитие рынка СПГ началось в 1990-х годах, и в период с 2000 по 2018 год объемы экспорта и импорта этого продукта выросли более чем вдвое.
В Российской Федерации первый завод по производству СПГ был заложен в 2006 году в рамках проекта «Сахалин-2», а его ввод в эксплуатацию состоялся зимой 2009 года.
