Сжиженный природный газ

В научной литературе часто можно встретить аббревиатуру СПГ. Однако, она не всегда понятна читателю. Поэтому в этой статье мы расскажем, как она расшифровывается и что собой представляет это вещество.

Что такое СПГ?

СПГ - это сжиженный природный газ. Он является продуктом вторичного воздействия на добываемый метановый, этановый газ, который получают для облегчения его перевозки и хранения. В процессе сжатия в его состав добавляют азот.
Главным составляющим компонентом такого газа является метан. Его количество не должно быть меньше 75% от общей массы. Чем отличается природный газ от сжиженного газа? Сжиженный газ отличается следующими качествами:

• бесцветный и не имеет запаха, тогда как у природного газа присутствует запах тухлых яиц, вследствие наличия в составе сернистых соединений – меркаптанов. В добытый газ обязательно добавляют одоранты, которые позволяют своевременно заметить утечку
• плотность СПГ достигает практически 50% от плотности воды - 0,425-0,46кг/л
• процесс кипения начинается при температуре -159°C
• сжиженный газ не горюч
• не обладает токсическим действием
• не агрессивен
• процесс горения паров проходит с выделением двуокиси углерода и водяного пара
• на открытом воздухе при температуре 25°C и давлении 760 мм сжатый газ возвращается в свое первоначальное газообразное состояние и растворяется в воздухе
• во время испарения газ способен воспламениться при условии контакта с очагом пламени.

Производство сжиженного природного газа

Зачем же сжижают газ? Из основных целей производства сжиженного продукта можно назвать:

• получение конечного продукта как товарной единицы
• отделение бутановой, пропановой, этановой газовой фракции
• отделение гелия.

Процедура фракционирования проводится при условии пониженных температур (около -168°C). Такие условия становятся причиной снижения уровня плотности сжиженного природного газа в сравнении с обычным газом в 600 раз. По информации специалистов, при помощи охлаждения можно сжать 1380 м3 природного газа до 1000 кг СПГ.
Как сжижают природный газ? Этот процесс ведется по многоступенчатой технологии. Во время перехода с одной ступени на другую наблюдается сжатие потока в 12 раз, до момента изменения агрегатного состояния потока. Главным минусом такого метода можно назвать энергетические потери, которые на выходе составляют 25%.
На сегодняшний день разработаны две технологии получения СПГ:

• компримирование
• технология, базирующаяся на теплообменных процессах.

Первая технология подразумевает реализацию процесса конденсации с постоянным давлением, что отрицательно отражается на энергоемкости в целом. В процессе второго метода происходит охлаждение потока с дальнейшим резким дросселированием до требуемых температурных параметров, тем не менее, результатом первого этапа является показатель степени сжижения газа равный 4%. Решением такой проблемы является применение каскадных технологий, которые повышают уровень эффективности охлаждения до 100%.
Очень важно в процессе сжатия газа обратить внимание на теплообменное и изоляционное оборудование, так как только высокое качество гарантирует возможность возникновения дополнительных затрат мощности. К примеру, во время перепада температуры внутри реактора или теплообменника на 1°C, если через него проходит 100 000 м3 газовой смеси, расходы на сжатие по мощности возрастают на 5 кВт.
На сегодняшний день используют семь целесообразных вариантов технологий сжижения газовой смеси:

• для крупнотоннажных производств СПГ в 82% предпочтительными являются техпроцессы компании Air Products: AP-SMR, AP-C3MR, AP-X
• вторую по популярности строчку занимает технология - Optimized Cascade, автором которой выступает фирма ConocoPhillips
• на третьем месте - малогабаритные GTL-установки, которые можно применять в закрытых промышленных помещениях
• отдельные установочные агрегаты в мировом производстве сжиженного газа активно используются в циклах синтеза газомоторного топлива.

Оборудование для сжиженного природного газа

Чтобы обеспечить высокий уровень доступности газовых месторождений (касательно шельфовой добычи), используются особые морские суда и плавательные платформы (фирмы Shell), имеющие холодильное оборудование – фактически, газ сжижается по механизму in siutu.
На заводе по производству СПГ в России присутствует следующее оборудование:

• аппараты, которые отвечают за исходные вещества, к примеру, система очистки газа
• машины для основного цикла процесса
• системы оборотной воды, конденсата, технологического пара
• герметичные емкости, в которых хранятся жидкости, к примеру, сосуд Дуара
• аппараты для загрузки и перевозки сжиженного газа без потерь на испарение
• танкеры и прочие средства транспортировки
• механизмы бесперебойной подачи электроэнергии и холодной воды, которая выступает хладагентом.

В последние годы все больше внимания уделяется особой технологии, которая позволяет экономить примерно половину затрат энергии на получение конечного продукта. В основе такой технологии лежит использование собственной энергии (потенциальной) сжиженного газа и естественного охлаждения потока в условиях уменьшении давления в магистральном трубопроводе до отметки потребительского давления (примерно с 6 МПа до 1,2 МПа).

Сжиженный природный газ в России

Первые попытки получить сжатый природный газ на одном производстве были осуществлены в начале XX века. В 1917 году на американском заводе специалисты получили сжиженный газ, который имел принципиальное отличие от природного газа. К сожалению, в те годы не было разработано технологических решений для реализации транспортировки жидкости, что в значительной мере остановило развитие промышленного комплекса.
Первый отечественный завод по изготовлению СПГ был построен в 2006 году. Строительство завода состоялось благодаря реализации проекта «Сахалин-2». Особый вклад в модернизацию комплекса сделала компания «Газпром», которая старалась реализовать себя в качестве лидера среди работающих на глобальном рынке энергетических компаний. Еще через три года в 2009, открыли второй завод на территории Ямало-Ненецкого автономного округа. Завод принадлежит корпорации Новатэк В ближайшем будущем будет построен еще один завод в рамках проекта Арктик СПГ на Няхартинском месторождении природного газа.
По территории России транспортировка сжатого газа осуществляется такими методами:

• по морским путям танкерами
• при помощи автомобилей, которые предназначены для перевозки газа в цистернах
• железнодорожный транспорт при помощи криоцистерн.

В месте назначения осуществляется регазификация материала, то есть возвращение жидкости в газ, и подача клиентам по системе газопроводов.
Среди основных потребителей российского газа - Япония, Южная Корея, Бельгия, Испания и Франция.

Применение СПГ

Сжиженный природный газ используются аналогично природному газу. Главными областями применения является:

• производство тепла и электричества
• топливо для машин и оборудования
• бытовые нужды.

Применение СПГ как энергоносителя решает такие задачи:

• обеспечение газом удаленных объектов
• уменьшение издержек, которые связанны с газификацией, в результате отказа от разработки, постройки и обслуживания некоторой части объектов газоснабжения
• уменьшение объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, к примеру, вследствие замены каменного угля или мазута природным газом
• уменьшение расходов на энергоносители
• комплексная система получения тепловой и электроэнергии.

Обладая высокими энергетическими характеристиками и высоким октановым числом, сжиженный газ применяют не только для газификации населенных пунктов и объектов промышленности, но и в качестве моторного топлива на различных видах транспорта. Отличительные особенности работы на природном газе:

• экологическая безопасность
• топливная экономичность моторов
• снижение износа деталей газового мотора
• снижение затрат масла.