Американцы не бежали. Они управляют терминалами по экспорту сжиженного природного газа мощностью 57,8 млрд тонн в год. Это очевидно, поскольку между этими странами на протяжении многих лет существует сильный конфликт.
Как и зачем сжижают газ: технология производства и сфера использования сжиженного газа
Технологии, связанные с добычей, транспортировкой и переработкой газа, развиваются стремительно. Сегодня сжиженный природный газ (СПГ) и сжиженный нефтяной газ (СНГ) — знакомые названия. Почти каждый день природный газ в той или иной форме упоминается в новостях.
Однако мы считаем, что для ясного понимания происходящего важно сначала понять, как сжижается природный газ. Существует множество оттенков этой темы.
Для удержания углеводородного газа изготавливаются крупные технологические установки. Давайте рассмотрим подробнее, что это такое и как это работает.
Зачем сжижают природный газ?
Голубое топливо добывается из земли в виде смеси метана, этана, пропана, бутана, соляра, азота, водорода, других газов и их различных производных.
Некоторые из них используются в химической промышленности, а некоторые сжигаются в котлах или турбинах для производства тепла и электроэнергии. Кроме того, часть экспортируемых газов используется в качестве моторного топлива.
Расчеты газовых компаний показывают, что при транспортировке голубого топлива на расстояние более 2 500 км зачастую выгоднее перевести его в сжиженную форму, чем в трубопроводную.
Основная причина использования сжиженного газа — облегчение транспортировки на большие расстояния. Там, где потребители и скважины для добычи топлива находятся не очень далеко друг от друга, проще и выгоднее проложить между ними трубопроводы. В некоторых случаях, из-за географических сложностей, строительство магистрального трубопровода является очень дорогим и проблематичным. Поэтому для производства сжиженного природного газа или газа в жидкой форме используются различные технологии.
Экономика и безопасность на транспорте
После сжижения газа его перекачивают в жидком виде в специальные контейнеры для транспортировки морским, речным, автомобильным или железнодорожным транспортом. Технически сжижение является достаточно дорогим процессом с точки зрения потребления энергии.
На различных нефтеперерабатывающих заводах он составляет до 25% от первоначального объема топлива. Другими словами, на каждые три тонны сжиженного природного газа необходимо кремировать до одной тонны сжиженного природного газа для получения необходимой энергии. Однако природный газ в настоящее время пользуется большим спросом, он работает.
Метан (пропан — бутан) в сжиженном виде занимает в 500-600 раз больший объем, чем газ.
Как жидкость, газ является невоспламеняющимся и взрывоопасным. Только после испарения при объединении полученная газовая смесь пригодна для котлов и кухонь. Поэтому, если СПГ или СНГ используются в качестве углеводородного топлива, их необходимо изобретать заново.
Использование в различных областях применения
В большинстве случаев термины СПГ и LNG приводятся в контексте передачи углеводородной энергии. Это означает, что голубое топливо сначала добывается, а затем преобразуется в СУГ или сжиженный природный газ. Полученная жидкость переводится и возвращается в газ для различных целей.
Το υγραέριο αποτελείται κατά 95% ή περισσότερο από μείγμα προπανίου-βουτανίου, ενώ το υγροποιημένο φυσικό αέριο αποτελείται κατά 85-95% από μεθάνιο. Αυτά είναι παρόμοια και, ταυτόχρονα, θεμελιωδώς διαφορετικά καύσιμα.
Сжиженный газ из пропанбутина в основном используется следующим образом.
- Двигатель газовый,.
- Топливо для накачки газгольдеров в автономных системах отопления,.
- Легкие жидкости и газовые баллоны емкостью от 200 мл до 50 л.
СПГ обычно производится исключительно для транспортировки на дальние расстояния. Для хранения СУГ достаточно резервуаров, способных выдержать давление в несколько атмосфер, в то время как для сжиженного метана требуются специальные криогенные резервуары.
Технологии получения СУГ и СПГ
Чтобы превратить метан из газа в жидкость, его необходимо охладить до -163°C. Пропан-бутан, с другой стороны, сжижается при -40°C. В результате технология и затраты в обоих случаях сильно различаются.
Один литр сжиженного природного газа соответствует примерно 1,38 кубического метра сырого газа (эта цифра зависит от температуры и давления), а сокращение объема примерно в 620 раз.
Для сжижения природного газа используются следующие технологии различных компаний.
- AP-SMR (AP-X, AP-C3MR)
- оптимизированное масштабирование,.
- ПМР,.
- ПРИКО,.
- МФЦ,.
- GTL и т.д.
Все они основаны на процессах сжатия и/или теплообмена. Сжижение происходит в установке в несколько этапов, в ходе которых газ постепенно сжимается и охлаждается до температуры перехода в жидкую фазу.
Приготовление газовых смесей
Перед сжижением газа необходимо удалить воду, гелий, водород, азот, соединения серы и другие примеси. Обычно это делается с помощью процесса адсорбции, когда газовая смесь пропускается через молекулярное сито для глубокой очистки.
Затем следует второй этап подготовки сырья, во время которого удаляются тяжелые углеводороды. В результате в газе остаются только этан и метан (или пропан и бутан) с содержанием примесей менее 5%, которые можно охладить и сжижить из этой фракции.
Первичная обработка осуществляется путем удаления из природного газа всех нежелательных элементов, чтобы защитить холодильную систему от агрессивных воздействий, таких как вода, углекислый газ и соединения серы.
Фракционирование удаляет вредные примеси и позволяет отделить только основные газы для последующего сжижения. Температура перехода в жидкое состояние для метана при давлении 1 бар составляет -163°C, этана -88°C, пропана -42°C и бутана -0,5°C.
Эти температурные различия объясняют, почему газ разделяется на фракции и сжижается на заводе. Не существует единой технологии сжижения для всех типов углеводородных газов. Для каждого из них необходимо создать и внедрить отдельную технологическую линию.
Основной процесс сжижения
В основе сжижения газа лежит холодильный цикл, который переносит тепло из среды с более низкой температурой в среду с более высокой температурой с помощью любого из хладагентов. Процесс является многоступенчатым и требует мощных компрессоров для расширения/сжатия хладагента и теплообменника.
Технология сжатия очень сложная, энергоемкая и дорогая, но позволяет сжимать газ 5-12 раз за один цикл.
Хладагенты, используемые на различных этапах сжижения, включают.
- пропан.
- метан.
- этан, и
- Азот.
- Вода (морская вода и очищенная вода), и
- Воздух.
Например, «Новатэк Ямал СПГ» использует холодный арктический воздух для охлаждения первичного газа. Это позволяет снизить температуру сырья до +10°C при минимальных затратах. Кроме того, в жаркие летние месяцы используется морская вода из Северного Ледовитого океана на глубине 3-4°C, независимо от времени года.
После того как природный газ в виде СПГ сжижен в установке, он переводится и возвращается в газообразное состояние для дальнейшего использования в установке (только регазификация).
Температура сжиженного газа
Сжиженный природный газ представляет собой жидкость с очень низкой температурой. Вещества с температурой ниже -100°C (-48°F) обычно считаются криогенными и требуют специальных методов обработки. Для сравнения, самая низкая температура, зафиксированная на Земле, составляет -89,2°C (Антарктида), а в населенных пунктах -77,8°C (село Оймякон, Якутия). Чрезвычайно низкие температуры сжиженного природного газа означают, что контакт со сжиженным природным газом может привести к изменению свойств материалов, с которыми он контактирует, делая их хрупкими и потенциально теряющими прочность и функциональность. Поэтому в промышленности сжиженного природного газа используются специальные материалы и технологии.
Нефть и природный газ являются ископаемым топливом, известным как «углеводороды». Это объясняется тем, что они содержат химическую комбинацию атомов углерода и водорода. Химический состав природного газа зависит от места его добычи и способа переработки. Сжиженный природный газ представляет собой смесь метана, этана, пропана, бутана и небольшого количества тяжелых углеводородов, а также некоторых примесей, в основном соединений азота и серы, воды, диоксида углерода и сероводорода, которые могут присутствовать в природном газе, но должны быть получены из него. От разжижения. Метан является наиболее важным компонентом, обычно, но не всегда, превышающим 85% по объему.
Плотность сжиженного газа.
Поскольку сжиженный природный газ представляет собой смесь, плотность сжиженного природного газа немного варьируется в зависимости от его фактического состава. Плотность сжиженного природного газа обычно составляет от 430 до 470 килограммов на кубический метр, что составляет примерно 1/600 часть объема природного газа при атмосферных условиях. Это делает его примерно на одну треть легче воздуха. Другим следствием этих событий является то, что СПГ имеет меньшую плотность, чем вода. Это позволяет СПГ оставаться на поверхности в случае утечки и довольно быстро возвращаться в парообразное состояние.
Сжиженный природный газ не имеет запаха, цвета, не вызывает коррозии, не воспламеняется и не токсичен. СПГ хранится и транспортируется под атмосферным давлением (без высокого давления) при очень низких температурах. При попадании в окружающую среду СПГ быстро испаряется, не оставляя следов в воде или на земле.
Сжиженный природный газ не взрывается и не воспламеняется в жидком состоянии. По мере испарения газ может вступать в контакт с источниками горения, что может привести к воспламенению газа, если концентрация паров в воздухе составляет от 5 до 15%. Если концентрация паров газа ниже 5%, то паров недостаточно для возникновения пожара; выше 15% — в окружающей среде недостаточно кислорода.
Преимущества сжиженного природного газа
- В процессе сжижения плотность газа увеличивается в сотни раз. Это повышает эффективность и удобство хранения, а также транспортировки и потребления энергоносителей.
- Сжиженный природный газ представляет собой нетоксичную криогенную жидкость, хранящуюся в изолированных резервуарах при температуре -162oC. Большое количество сжиженного природного газа может храниться в специальных пульверизированных резервуарах при атмосферном давлении.
- Возможность межконтинентальных перевозок специальными цистернами, а также железнодорожных и автомобильных перевозок в цистерны.
- Сжиженный природный газ позволяет газифицировать удаленные от магистрального воздуховода на большие расстояния установки, создавая запас сжиженного природного газа непосредственно на территории заказчика и избегая создания дорогостоящих трубопроводных систем.
С точки зрения потребителя, преимущества СПГ, обусловленные его составом и природными характеристиками, также обусловлены тем, что СПГ является не только источником сухого природного газа, транспортируемого по трубопроводам, но и источником ШФЛУ (в широком смысле. , пропан, бабочки и ручки), которые входят в состав СПГ и извлекаются из СПГ при повторном склеивании. Эти углеводороды используются как сырье для нефтехимии и как источник экологически чистого топлива для различных видов транспорта (и бытового использования). В процессе переработки терминал МСФО отделяет c2+ или c3+. Возможность транспортировки сжиженного природного газа не только выгодна потребителям, но и решает проблемы производителей по транспортировке сжиженного природного газа из месторождений природного газа.
Сжиженный природный газ — это безопасное и экологически чистое топливо, обладающее высокой энергией и высоким октановым числом. Стоимость СПГ для потребителя ниже, чем стоимость сжиженной нефти, мазута и тем более дизельного топлива.
