Чем отличается сжатый газ от сжиженного

Автор статьи Лебедев Юрий Агафонович

Дата публикации:

03.06.2022

Дата обновления:

12.09.2022

Заместитель директора

Работает в отрасли c 1999 г.

Газ, в привычном для обывателей понимании, это некое летучее бесцветное вещество. Однако, все не так однозначно. На самом деле он имеет несколько физических состояний. Расскажем подробнее о сжатом и сжиженном газе в этой статье.

Содержание статьи

1. Что такое сжатый газ
2. Сжиженный газ: как получают и где хранят
3. Компримированный и сжиженный газ — отличия

Чтобы доставить газ до конечного потребителя, недостаточно построить магистральный газопровод. Вернее сделать это, конечно, можно, но на ограниченное расстояние. В более отдаленные от месторождения участки газ все равно потребуется как-то транспортировать.

Для того чтобы доставка была безопасна и выгодна с точки зрения экономических показателей, вещество переводят в жидкое состояние. Это возможно благодаря двум технологиям.

Что такое сжатый газ

Сжатый или компримированный газ (КПГ) — это жидкообразное вещество, которое образуется путем повышения давления в емкости с газом до 20 МПа. Для этого используют специальные компрессорные установки. Кроме метана, обработке подвергают бутан или пропан. Таким образом удается почти в 200 раз сократить объемы исходного сырья для дальнейших перевозок или хранения.

На предприятиях по компримированию ПГ его консервируют в цилиндрических или шаровых резервуарах. Чтобы перевести обратно в газообразное состояние, не требуется дополнительного оборудования. Достаточно просто открыть вентили на таре. Поэтому стоимость такого топлива для покупателя будет ниже аналога. КПГ обычно используется для заправки автомобилей, железнодорожных локомотивов, газотурбинных двигателей.

Преимущества:

• стоимость производства;
• безопасен при утечке на открытом воздухе;
• дает чистый выхлоп при сгорании;
• регазификация возможна без дополнительного оборудования.

К недостаткам сжатого газа можно отнести малое, по сравнению со следующей технологией, сокращение объемов исходного вещества.

Хотите получить консультацию?

Позвоните нам по телефону!

+7 (495) 532 17 17 Пн.-Пт. с 9:00 до 18:00, обед с 13:00 до 14.00, Сб. с 9.00 до 15:00

Сжиженный газ: как получают и где хранят

Получение сжиженного газа (СПГ) — более дорогостоящий технологический процесс. Он предусматривает поэтапное охлаждение сырья до −163 °С. Объемы при этом сокращаются практически в 600 раз. На такое высокозатратное производство уходит 15-25 % конечного продукта. Чаще всего, таким образом обрабатывают именно метан.

СПГ — это криогенная прозрачная жидкость без запаха. Для ее хранения используют наземные и подземные изотермические резервуары с двумя стенками. Между ними циркулирует жидкость, поддерживающая нужную температуру. Емкости дополнительно гидро- и теплоизолируют.

Преимущества сжиженного газа:

• экономическая эффективность в использовании — большее, чем у бензина, октановое число и диффузия;
• экологичность — меньшее количество выделяемых при сгорании ароматических углеводородов и диоксида серы;
• отсутствие химических примесей.

Для потребителя сжиженное сырье трансформируют в газообразное состояние на регазификационных заводах. Вещество доставляют туда в криоцистернах водным или наземным транспортом.

Недостатки:

• высокая стоимость получения;
• взрывоопасность даже при небольшой утечке;
• невозможность заполнения баллона более чем на 80 %, потому что увеличение окружающей температуры вызывает рост давления в таре;
• травмоопасность при взаимодействии с кожей человека.

Компримированный и сжиженный газ — отличия

Основные отличия — это технологии получения топлива, их стоимость и возможность сокращения объемов ПГ. Соберем в таблицу схожие и отличные характеристики.

Таблица 1

Характеристики	КПГ	СПГ
Вид сырья	метан, этан, бутан, пропан, пентан	метан
Технология получения	существенное повышение давления в резервуаре с природным газом	постепенное снижение температуры метана
Способность сокращения объемов исходного вещества	до 200 раз	до 600 раз
Хранение и транспортировка	не требует высокотехнологичных герметичных емкостей	обязательно использование специализированных криоцистерн
Безопасность	не скапливается при утечках на открытом воздухе	взрывоопасен
Условия регазификации	не требуется дополнительного оборудования	требуются регазификационные терминалы
Сфера применения	альтернативное средство для заправки различных транспортных средств	промышленное оборудование, отопительные системы, электростанции

При отсутствии газопровода обе технологии позволяют более эффективно использовать транспортную тару и за один раз безопасно перевозить больший объем сырья.

Источники:

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Компримированный_природный_газ
2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Сжиженный_газ

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Сжатый и компримированный газ — это одно и то же?

Да, это жидкообразное вещество. Его получают на компрессорных установках в процессе обработки газов.

Какие недостатки есть у сжиженного газа?

Высокая стоимость его получения, взрывоопасность, травмоопасность при попадании на кожу.

Из какого сырья получают СПГ и КПГ?

Для получения СПГ используют метан. Для получения КПГ список шире — это этан, бутан, метан, пропан.

Если вам понравилась статья, поделитесь ей в социальных сетях

Читать также

Ацетиленовый баллон: устройство, вес, давление, характеристики

Автор: Лебедев Юрий Агафонович

Азот: применение, получение, свойства газа

Автор: Лебедев Юрий Агафонович

Как проверить газовый баллон на утечку?

Автор: Лебедев Юрий Агафонович

Ацетилен: свойства, как получают, где применяют

Автор: Лебедев Юрий Агафонович

Чем опасен азот для человека: симптомы отравления

Автор: Лебедев Юрий Агафонович

Сжиженный природный газ (СПГ), технологии сжижения

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.

Перевод 1 тонны СПГ в кубометры (м

³).

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.

Процесс сжижения газа

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.

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.

Производство СПГ в России

На 2021 г в РФ действует 4 СПГ-завода.

СПГ-завод проекта Сахалин-2 запущен в 2009 г, контрольный пакет принадлежит Газпрому, у Shell доля участия 27,5%, японских Mitsui и Mitsubishi – 12,5% и 10% . 

По итогам 2015 г производство составило 10,8 млн т/год, превысив проектную мощность на 1,2 млн т/год.

Однако из-за падения цен на мировом рынке доходы от экспорта СПГ в долларовом исчислении сократились по сравнению с 2014 г на 13,3% до 4,5 млрд долл США/год.

2^м крупным игроком на рынке российского СПГ становится компания НОВАТЭК, которая в январе 2018 г ввела в эксплуатацию СПГ – завод на проекте Ямал-СПГ.

Новатэк-Юрхаровнефтегаз (дочернее предприятие Новатэка ) выиграл аукцион на право пользования Няхартинским участком недр в ЯНАО.

Няхартинский участок недр нужен компании для развития проекта Арктик СПГ. Это 2^й проект Новатэка, ориентированный на экспорт СПГ.

В США введены в эксплуатацию 5 терминалов по экспорту СПГ общей мощностью 57,8 млн т/год. 

На европейском газовом рынке началось жесткое противостояние американского СПГ и российского сетевого газа.

Центр данных по альтернативным видам топлива: основы использования природного газа

Как и природный газ, полученный из ископаемых источников, возобновляемый природный газ, получаемый из разлагающихся органических материалов, необходимо сжимать или сжижать для использования в качестве транспортного топлива.

Природный газ представляет собой газообразную смесь углеводородов без запаха, состоящую преимущественно из метана (Ch5). На его долю приходится около 30% энергии, используемой в Соединенных Штатах. Около 40% топлива идет на производство электроэнергии, а оставшаяся часть распределяется между жилыми и коммерческими объектами, такими как отопление и приготовление пищи, а также на промышленные нужды. Хотя природный газ является проверенным, надежным альтернативным топливом, которое уже давно используется для питания транспортных средств, работающих на природном газе, только около двух десятых 1% используется для транспортного топлива.

Подавляющее большинство природного газа в Соединенных Штатах считается ископаемым топливом, потому что он производится из источников, образовавшихся в течение миллионов лет под действием тепла и давления на органические материалы. В качестве альтернативы, возобновляемый природный газ (RNG), также известный как биометан, является транспортным топливом трубопроводного качества. Он производится путем очистки биогаза, который образуется в результате анаэробного сбраживания органических материалов, таких как отходы со свалок и домашнего скота, или в результате термохимических процессов, таких как газификация. RNG квалифицируется как усовершенствованное биотопливо в соответствии со стандартом возобновляемого топлива.

Поскольку RNG химически идентичен обычному природному газу, полученному из ископаемых источников, он может использоваться в существующей системе распределения природного газа и должен быть сжат или сжижен для использования в транспортных средствах.

В настоящее время в транспортных средствах используются два вида природного газа: сжатый природный газ (СПГ) и сжиженный природный газ (СПГ). Оба производятся внутри страны, относительно недороги и доступны в продаже. Считающиеся альтернативными видами топлива в соответствии с Законом об энергетической политике 1992 года, КПГ и СПГ продаются в единицах эквивалента бензина или дизельного топлива (ГГЭ или ДГЭ) в зависимости от содержания энергии в галлоне бензина или дизельного топлива.

Сжатый природный газ

СПГ производится путем сжатия природного газа до менее чем 1% его объема при стандартном атмосферном давлении. Чтобы обеспечить достаточный запас хода, СПГ хранится на борту транспортного средства в сжатом газообразном состоянии при давлении до 3600 фунтов на квадратный дюйм.

CNG используется в легких, средних и тяжелых условиях эксплуатации. Автомобиль, работающий на сжатом природном газе, получает примерно такую ​​же экономию топлива, как и обычный бензиновый автомобиль на основе GGE. Один GGE равен примерно 5,66 фунтам СПГ.

Сжиженный природный газ

СПГ – природный газ в жидкой форме. СПГ производится путем очистки природного газа и его переохлаждения до -260°F, чтобы превратить его в жидкость. Во время процесса, известного как сжижение, природный газ охлаждается ниже точки кипения, удаляя большую часть посторонних соединений, содержащихся в топливе. Остальной природный газ представляет собой в основном метан с небольшим количеством других углеводородов.

Из-за относительно высокой себестоимости производства СПГ, а также необходимости хранить его в дорогостоящих криогенных резервуарах использование этого топлива в коммерческих целях ограничено. СПГ должен храниться при низких температурах и храниться в сосудах высокого давления с двойными стенками и вакуумной изоляцией. СПГ подходит для грузовых автомобилей, которым требуется более длинная дистанция, поскольку жидкость плотнее газа и, следовательно, может хранить больше энергии по объему. СПГ обычно используется в транспортных средствах средней и большой грузоподъемности. Один GGE равен примерно 1,5 галлонам СПГ.

Чтобы найти топливо, см. раздел Расположение заправочных станций природного газа.

СПГ и СПГ: в чем разница?

СПГ и СПГ легче хранить, чем добытый ископаемый газ. После сжатия возможна эффективная транспортировка. Смотрите различия.

Природный газ (также называемый ископаемым газом) представляет собой углеводородный газ, залегающий под землей. В зависимости от того, насколько глубоко он прячется под земной корой, бывают разные виды трещиноватости.

Природный газ не имеет цвета и запаха. Он также невозобновляем — этот газ полностью природный, образовавшийся миллионы лет назад в результате разложения растений и животных.

Несмотря на то, что это невозобновляемое топливо, это самое экологически чистое топливо среди невозобновляемых ресурсов. В США 25% потребления энергии приходится на ископаемое топливо. Согласно расчетам, запасы природного газа на Земле закончатся через 52 года.

Прочтите нашу статью о природном газе.

Что такое сжатый природный газ?

Добытый природный газ проходит долгий и сложный многоступенчатый процесс. В конце концов, сжатый природный газ составляет всего 1% от того объема, который он занимал раньше (при нормальном атмосферном давлении).

Несмотря на сжатие, КПГ по-прежнему является газообразным продуктом, содержащим метан, азот, СО2, пропан и этан. Выбросы загрязняющих веществ низкие: при сгорании КПГ образуется меньше СО, углеводородов и оксидов азота.

СПГ можно транспортировать по трубопроводам. Некоторые компоненты должны быть удалены из природного газа, прежде чем можно будет безопасно доставлять СПГ. Кроме того, при переработке производители обычно добавляют неприятный запах (в основном этантиола), что делает природный газ легко узнаваемым в случае утечки.

Что такое сжиженный природный газ?

Как и КПГ, сжиженный природный газ также занимает меньше места, чем в газообразном состоянии. Жидкий газ может быть в 600 раз плотнее, чем после извлечения.

Сжиженный природный газ можно перевозить в бочках. Процесс создания СПГ дороже, поэтому цена СПГ выше, чем СПГ, но это прекрасная возможность эффективно транспортировать природный газ на большие расстояния. Без трубопроводов СПГ является отличной альтернативой в качестве источника энергии.

Сжиженный природный газ не вызывает коррозии и не токсичен, но чрезвычайно легко воспламеняется. Он также одорирован, как СПГ, чтобы избежать катастрофы. Технологии достаточно улучшились, чтобы обеспечить безопасное перемещение СПГ: за более чем 50 лет не было ни одной крупной аварии. Строгие правила техники безопасности гарантируют, что даже в случае утечки безопасный факел немедленно сожжет отходящие газы.

Прочитайте нашу полную статью о сжиженном природном газе.

Природный газ и дизельная промышленность

Топливо № 1 для грузовых автомобилей по-прежнему остается дизельным, но актуальность природного газа быстро расширяет его присутствие на топливном рынке. СПГ кажется лучшим вариантом для запуска ваших грузовиков с 1 единицей сжиженного природного газа, который имеет такое же количество энергии, как 3 единицы энергии сжатого природного газа.

Как насчет заправки? Люди, которые заправляют грузовик СПГ, должны быть осторожны. Необходимо носить защитные перчатки, брюки и очки. Дело не в том, что заправка опасна: СПГ хранится при температуре минус 162 градуса по Цельсию, но при правильной защите это простой и экономичный способ вернуть грузовик к работе.

Хотите узнать стоимость? Мы сделали прогноз цен на природный газ в будущем.