Природный газ - это ископаемое топливо, состоящее в основном из метана и небольшого количества других углеводородов (этан, пропан, бутан). Он встречается в подземных месторождениях, нередко совместно с нефтяными месторождениями или в виде самостоятельных залежей.
Сжиженный природный газ (СПГ) - это результат искусственного охлаждения и до низких температур (минус 160), что упрощает хранение и транспортировку. Процедура позволяет уменьшить объем в 600 раз.
Как сжижается природный газ?
Добывают природный газ, а сжиженный получают искусственно. На сегодня в промышленности используют разные методы.Сжижение газа - это процесс, при котором газ переводится из газообразного состояния в жидкое состояние путем снижения температуры до до –162 °C и/или увеличения давления. При сжижении газа объем газа уменьшается в 600 раз, а его молекулы становятся плотнее стабильнее.
Технология сжижения |
Принцип |
Особенности |
AP-SMR™ (единый смешанный хладагент) |
Природный газ подается в обработку при относительно высоком давлении и температуре. Он охлаждается поступающим смешанным хладагентом в серии теплообменников. Процесс охлаждения приводит к конденсации природного газа в жидкое состояние. |
Используется один смешанный хладагент. Состав подбирается индивидуально. Обычно хладагент состоит из углеводородных соединений, таких как пропан, этилен и метан. |
AP-C3MR™ (каскадный хладагент) |
В процессе AP-C3MR™ используется каскадная конфигурация, в которой хладагент разделяется на два или большее число отдельных потоков. Каждый поток служит хладагентом для определенного диапазона температур, что позволяет эффективно охлаждать и сжижать природный газ. |
Основана на каскадном принципе и использует систему смешанного хладагента с несколькими стадиями. |
AP-X™ (высокоэффективный смешанный хладагент) |
Сосредоточен на оптимизации методов переохлаждения и стратегий управления хладагентом. Представляет собой усовершенствование AP-C3MR™. |
Использует передовые технологии сжатия с помощью компрессоров с интегральным редуктором. |
Optimized Cascade |
Используются усовершенствованные пластинчатые теплообменники, которые повышают эффективность теплопередачи и уменьшают общий размер и вес системы сжижения. |
Разработана компанией ConocoPhillips. |
Компактные GTL-установки (Gas to Liquid) |
Природный газ подвергается химическим реакциям, в результате которых образуется синтез-газ (состоит в основном из метана и углекислого газа), который, проходя через процесс Фишера-Тропша, превращается в жидкие углеводы с последующей очисткой и переработкой. |
GTL-технологии позволяют производить различные виды жидких углеводородов, которые могут использоваться в качестве топлива, смазочных материалов, химических промежуточных продуктов и т.д. |
MFC (mixed fluid cascade) |
Представляет собой многоступенчатый цикл охлаждения, использующий комбинацию охлаждающих жидкостей для достижения очень низких температур, необходимых для сжижения газа. Включает в себя каскад из нескольких ступеней охлаждения, каждая из которых работает при все более низких температурах. Каждая ступень состоит из компрессора, теплообменника и расширительного клапана. |
Рабочие жидкости, используемые в процессе MFC, обычно представляют собой смесь различных хладагентов, выбираемых на основе их термодинамических свойств и диапазонов температур. |
PRICO (Process for Reliable and Integrated COmpression) |
В основе - процесс SMR (паровой реформинг метана) с помощью пара для получения синтез-газа, который затем проходит очистку и компрессию для сжижения. |
Разработан компанией Black & Veatch |
DMR (Dual Mixed Refrigerant) |
Газ подвергается компрессии, а затем подается в систему охлаждения, в которой имеются две смеси хладагентов. Первичная имеет более низкую температуру кипения, чем газ, который требуется сжижать, вторичная - более высокую температуру кипения. |
Обладает высокой гибкостью и способностью адаптироваться к различным условиям и требованиям процесса сжижения газа. Может применяться для разных типов газов и различных производственных масштабов. |
Liquefin |
Основана на использовании смешанного хладагента, который обеспечивает оптимальное охлаждение газовых смесей до температур сжижения. Сначала газовая смесь подвергается компрессии, чтобы повысить ее давление. Затем смешанный хладагент подается в систему охлаждения, где происходит передача тепла от газовой смеси к хладагенту. Это приводит к охлаждению газа до температуры, необходимой для его сжижения. |
Разработан компанией Air Liquide |
Как перевозится сжиженный газ?
Метод |
Описание |
Особенности |
Автомобильные газовозы |
Большой грузовик, оснащенный цистерной. |
Дистанция - до полтысячи километров, цистерны заземлены, оснащены защитой от солнечных лучей, произведены из углеродистой стали или других сплавов, устанавливаются на раму машины или на раму прицепа. |
Универсальные танк-контейнеры |
Менее функциональная цистерна, которую устанавливают в специальные петли. |
Предназначены для транспортировки на большие расстояния, например, оптовым покупателям. Могут перевозиться по железной дороге или морским путем. |
Газовые баллоны |
Применяют для доставки газа розничным покупателям (домохозяйства, небольшие предприятия) |
Перевозятся вертикально и горизонтально, для этого можно использовать погрузчики или транспортировать вручную (тележки, носилки.) |
Железнодорожные цистерны |
Цистерны обычно имеют двустенные конструкции. Внутренняя цистерна применяется для хранения сжиженного газа, а внешняя оболочка - для обеспечения теплоизоляции и безопасности. Между внутренней и внешней оболочками находится слой утеплителя, который помогает сохранять низкую температуру газа. |
Железнодорожные цистерны обычно имеют разгрузочные устройства для сброса газа при достижении пункта назначения, которые позволяют контролировать скорость и направление сброса газа, обеспечивая безопасность и эффективность процесса разгрузки. |
Характеристики сжиженного газа
Сжиженный газ в основном состоит из углеводородов пропана (C3H8) и бутана (C4H10), хотя другие газы также могут присутствовать в меньших количествах. Состав может меняться в зависимости от источника и предполагаемого использования:Пропан, имеющий более низкую температуру кипения, часто предпочтителен для более холодного климатаБутан обычно используется в более теплых регионах из-за его более высокого давления пара.
-
Пропан, имеющий более низкую температуру кипения, часто предпочтителен для более холодного климата
-
Бутан обычно используется в более теплых регионах из-за его более высокого давления пара.
Свойства |
Детали |
Особенности |
Температура кипения |
Пропана примерно -42°C, бутана - около -0,5°C |
Такие низкие температуры кипения позволяют газу легко испаряться, поэтому сжигание протекает проще. |
Энергетическая плотность |
Высокая (значительное количество энергии на единицу объема) |
Это свойство делает его эффективным источником топлива, особенно когда пространство ограничено, например, при транспортировке в переносных канистрах или топливных баках. |
Давление |
Зависит от температуры (при повышении температуры давление внутри контейнера увеличивается, что приводит к испарению газа) |
Хранится под давлением, которое зависит от состава и температуры газа. |
Испарение |
Испарение сжиженного газа происходит в тех случаях, когда он выходит из контейнера или контролируемо испаряется при использовании. |
При повышении температуры давление насыщенных паров увеличивается, что приводит к увеличению скорости испарения. |
Правила безопасности при транспортировке и использовании сжиженного газа
Вентиляция |
При использовании в помещении для предотвращения накопления потенциально опасных концентраций газа крайне важна надлежащая вентиляция. |
Правильный поток воздуха помогает рассеивать утечки газа и снижает риск пожара или взрыва. |
Пожарная безопасность |
Сжиженный газ очень огнеопасен, поэтому при хранении, обращении и использовании следует соблюдать осторожность. Открытое пламя, искры и другие источники опасности должны находиться вдали от контейнеров с газом. |
В местах использования сжиженного газа устанавливаются огнетушители и детекторы дыма. |
Обнаружение утечек |
Поскольку сжиженный газ не имеет запаха или цвета, его невозможно обнаружить без спецоборудования. |
Для своевременного обнаружения утечек обычно используются газовые детекторы и одоранты, поскольку сжиженный газ не имеет запаха и цвета. |
Кто продает сжиженный газ?
Доля России на мировом рынке сжиженного газа составляет больше 8% от общего объема. Список российских компаний, обладающих правом на экспорт:- Газпром;
- Газпром экспорт;
- Газонефтепродукт холдинг
- Роснефть;
- Ямал СПГ;
- Арктик СПГ 1
- Арктик СПГ 2
- Арктик СПГ 3.
Страна-экспортер |
Основные направления экспорта |
Доля мирового экспорта |
Катар |
Азия, Европа |
21.93% |
Австралия |
Азия, Африка |
21.26% |
США |
Азия, Европа |
9.52% |
Россия |
Азия, Европа |
8.26% |
Малайзия |
Азия |
7.38% |
Применение сжиженного газа
Производство энергии |
Электростанции, работающие на СПГ, представляют собой более чистую и эффективную альтернативу традиционным электростанциям, работающим на ископаемом топливе. Использование СПГ помогает снизить выбросы парниковых газов, загрязнение воздуха и зависимость от угля. |
СПГ обеспечивает надежность и стабильность источника энергии, поддерживая пиковый спрос и позволяя интегрировать возобновляемые источники энергии в энергосистему. |
Транспортная отрасль |
Транспортные средства, работающие на СПГ (грузовики, суда, автобусы), имеют более низкий уровень выбросов по сравнению с ТС на традиционных дизельных или бензиновых двигателях. |
Использование СПГ помогает снизить выбросы углекислого газа и смягчить последствия загрязнения от автотранспорта. СПГ в особенности подходит для грузоперевозок и морских перевозок на длительные расстояния. |
Промышленные процессы |
СПГ используется в качестве сырья для производства химикатов, удобрений и синтетических материалов. |
Промышленные котлы и печи, работающие на СПГ, обеспечивают более чистый процесс сгорания и более высокую энергоэффективность, что приводит к экономии средств и снижению воздействия на окружающую среду. |