Сжиженный природный газ. Зачем он нужен и как его производят — БКС Мир инвестиций на vc.ru

4137 просмотров

Природный газ необходим многим людям для нормальной жизни. Он широко применяется в многоквартирных и частных домах для отопления, приготовления пищи и подогрева воды, используется как топливо для котельных и ТЭЦ. Чаще всего его доставляют до потребителей напрямую по трубам, однако проложить коммуникации можно далеко не везде. А что, если газ сделать жидким? Да, это достаточно сложно, но объем при этом уменьшится в 600 раз, и тогда его можно будет отправить даже в отдаленные от месторождений и хранилищ районы. Как происходит это самое сжижение и каким образом вещество перевозят — в нашем материале.

Зачем вообще сжижать газ?

Природный газ в своем естественном агрегатном состоянии занимает огромные объемы и чаще всего хранится под землей в горных породах, а затем уже оттуда напрямую по трубам доставляется до потребителя. Однако есть районы, куда невозможно протянуть коммуникации.

И единственный способ доставить туда газовое топливо — сделать его жидким.

При сжижении природный газ охлаждают до -160 градусов по Цельсию, в результате его объем уменьшается в 600 раз. В таком виде, поддерживая нужное давление и температуру, его можно транспортировать в любую точку, а уже там регазифицировать и использовать по назначению.

Стоит отметить, что сжиженный газ — это вещество без цвета и запаха. По большей части в его составе присутствует метан. Он нетоксичен и негорюч, на открытом пространстве при нормальной температуре СПГ возвращается в газообразное состояние. Как только газ смешивается с воздухом, он становится взрывоопасным и при концентрации от 4,4% до 17% может воспламениться.

Применение СПГ:

• Сжиженный природный газ нужен для отопления коммунальных и промышленных помещений, которые находятся далеко от магистрального газопровода. Для этого после транспортировки его возвращают в газообразное состояние на специальных установках, а затем отправляют потребителям.

• Почти все виды транспорта работают на газовом топливе: автомобили, корабли и поезда. Его также используют на производстве для станков и других механизмов.

• СПГ необходим для покрытия нагрузок магистралей в пиковый период, например, зимой, когда потребление увеличивается.

Технология: как производят и перевозят

Процесс производства сжиженного природного газа очень дорогой. Как минимум, необходимо построить специальный завод. При этом в процессе сжижения теряются до 25% первоначального объема: то есть, на каждые 3 тонны СПГ вам придется израсходовать 1 тонну вещества. Однако природный газ очень востребован на мировом рынке, поэтому все окупается.

Как же происходит само сжижение? Для начала газовую смесь подготавливают: удаляют ненужные примеси, в том числе воду, гелий, водород, азот и т. д. Обычно для этого используют так называемые «молекулярные сита» — однородные кристаллические песчинки, способные впитывать влагу.

На втором этапе подготовки из смеси убирают тяжелые углеводороды, на выходе объем примесей составляет не более 5%. После этого газ начинают охлаждать.

Сам процесс сжижения происходит ступенчато. На каждом этапе газ сжимается в 5–12 раз, потом охлаждается и отправляется на следующую ступень. Непосредственно переход из газообразного состояния в жидкое происходит после последней стадии сжатия. Важно добавить, что сжиженный газ хранится только при определенном давлении и температуре в специальных криоцистернах.

Транспортировка также происходит с соблюдением этих условий на специальных морских суднах (газовозах) или специальных автомобилях. По прибытию на место сжиженный газ перекачивается в хранилище на суше или в плавучие установки.

Если речь идет об использовании СПГ в отопительной системе, то после транспортировки вещество подвергается процедуре регазификации: с помощью специального оборудования его нагревают, от чего жидкость испаряется, превращаясь обратно в газ. После его подают в газораспределительную систему, а затем по трубам доставляют конечному потребителю.

В последнее время считается, что транспортировать сжиженный газ гораздо экономичнее, чем прокладывать магистрали на расстояния в тысячи километров.

Производство в РФ. Газпром и Новатэк

Россия входит в десятку мировых экспортеров сжиженного природного газа. В 2021 г. сжиженный газ поставлялся в 22 страны, основные покупатели — Япония, Китай и Франция. В нашей стране есть два оператора — это проект Сахалин-2 и Ямал СПГ. Их суммарный доход за прошлый год составил более $7,3 млрд.

Сахалин-2 (Газпром)

Нефтегазовый проект, реализуемый на острове Сахалин. Его оператор — Сахалин Энерджи, где 50% + 1 акция принадлежат Газпрому, 27,5% – 1 акция — Shell, 12,5% — Mitsui и 10% — Mitsubishi. Проект включает три нефтегазодобывающие морские платформы, порт «Пригородное», терминал отгрузки нефти, а также первый в России завод по производству СПГ с проектной мощностью 9,6 млн тонн в год.

Сам завод был запущен 18 февраля 2009 г. на юге Сахалина. Включает в себя две технологические линии, на которых осуществляется подготовка и сжижение газа по технологии, специально разработанной концерном Royal Dutch Shell для максимально эффективного производства в условиях холодных сахалинских зим.

При этом вся инфраструктура расположена в зоне повышенной сейсмической активности — там часто происходят землетрясения. Поэтому во все объекты, в том числе и в завод СПГ, заложен запас прочности, чтобы конструкция могла выдержать нагрузки без повреждения и отказов оборудования.

Ямал СПГ (НОВАТЭК)

Проект Ямал СПГ включает в себя завод по сжижению природного газа, аэропорт, а также морской порт, построенный специально для доставки газа в страны Азиатско-Тихоокеанского региона. Контрольный пакет акций 50,1% принадлежит НОВАТЭКу, 20% — концерну Total, 20% — CNPC и 9,9% — китайскому Фонду шелкового пути. Вероятные запасы месторождения в этом регионе составляют 926 млрд куб газа.

В ноябре 2017 г. началось производство СПГ. Правда, первую партию не продали, а использовали там же для технологических целей. Спустя месяц заработала первая линия завода, произведенная партия сжиженного газа отправилась в Великобританию.

Весной 2018 г. НОВАТЭК запатентовал собственную уникальную технологию сжижения — «Арктический каскад». Суть заключается в том, чтобы использовать суровые климатические условия Заполярья в производстве СПГ: холодный воздух участвует в процессе сжижения. Ее используют на четвертой производственной линии, запущенной в мае 2021 г. Также Ямал СПГ получил одобрение экспертизы о том, что с 1 по 3 очереди могут работать на 120% от проектной мощности — за счет этого производительность завода значительно увеличилась.

СПГ в мире

Мировой рынок сжиженного природного газа в 2021 г. вырос до 392 млн тонн, после падения в 2020 г. из-за пандемии, пишет Интерфакс. При этом Австралия стала крупнейшим экспортером СПГ (80 млн тонн), на второе место опустился Катар (почти 78 млн тонн), на третьем — США (70 млн тонн). Тройка лидеров поставила около 60% от общего объема сжиженного газа в 2021 г. Россия также входит в десятку с показателем 3 млн тонн.

Крупнейшей страной-импортером стал Китай, сменив Японию. Третьим по величине импортером оказалась Южная Корея. При этом Европа остается масштабным регионом по импорту СПГ, однако по итогам 2021 г.

поставки сокращены на 6%.

Импорт в азиатские страны увеличился за счет постпандемийного восстановления и большого объема закупок со стороны китайских потребителей.

Цена везде разная

Важная деталь — цена на сжиженный природный газ разная в разных регионах планеты, иногда она отличается кратно. Все зависит от размера ценовой премии, то есть добавленной части стоимости, которую потребители готовы переплатить за то, чтобы купить именно этот товар. Она формируется из совокупности нескольких факторов, в их числе логистические затраты, объем, близость к источнику и т. д.

Интересные факты

• Первые попытки сжижать газ в промышленных целях предпринимались еще в начале XX века. В 1917 г. в США получен первый СПГ, однако несколько десятилетий технологию не использовали. Промышленных масштабов производство сжиженного природного газа достигло лишь в 1960-х гг.

• СПГ используется как основной вид топлива и на грузовых, и на пассажирских судах. В апреле 2015 г. на воду был спущен Isla Bella — первый грузовой контейнеровоз, работающий на сжиженном газе. В августе 2018 г. начал свою работу первый пассажирский круизный лайнер на СПГ AIDAnova.

• Резервуары под сжиженный природный газ на Ямал СПГ раскрашены как огромные банки сгущенки . «Разве сжиженный природный газ не является сгущенной смесью?» — сказала дизайнер проекта Таисия Спирина.

• В ноябре 2021 г. в Африке у берегов Мозамбика спущен на воду плавучий завод по производству СПГ. Он должен заработать уже в этом году.

• Газгольдеры — это специальные контейнеры для хранения сжиженного газа. Их используют как в личных, так и в промышленных целях. Однако даже после отработки им находят применение. Например, в Санкт-Петербурге с 2017 г. работает планетарий с самым большим куполом в мире (37 м), он расположен в бывшем газгольдере.

• Творческое объединение Газгольдер, который сейчас возглавляет российский рэпер Баста, получило свое название из-за расположения — штаб-квартира находится в здании ранее заброшенного газового московского завода Арма, построенного в XIX в.

Больше полезной информации для инвесторов вы найдете на BCS Express.

Применение СПГ. Где используют сжиженный природный газ

После доставки потребителю сжиженный природный газ используется в качестве энергоносителя для тех же целей, что и обычный природный газ. Основные области применения СПГ это производство тепла и электричества, использование в качестве топлива для машин и оборудования и в бытовых нуждах. Ниже представлен более широкий список.

Использование сжиженного природного газа

1. Газификация коммунальных и промышленных объектов, удаленных от магистральных или распределительных трубопроводов
2. Создание топливного резерва у потребителя для покрытия нагрузок в пиковый период (т. н. пик-шейвинг, от англ. LNG Peak Shaving)
3. Применение СПГ на различных видах транспорта в качестве моторного топлива
4. Получение тепловой и электроэнергии, а также промышленного холода
5. СПГ как сырье для использования в химической промышленности

Следует отметить, что вышеуказанные области применения СПГ могут совмещаться между собой. Так, доставляемый судами-газовозами на регазификационный терминал СПГ может быть использован для поставки его на удаленные объекты в качестве топлива для транспорта и создания резерва топлива на период больших нагрузок в магистральных и газораспределительных сетях.

На мировых рынках широкое использование сжиженного природного газа прежде всего обусловлено тем, что, по ценам, СПГ либо находится в одной ценовой категории с жидкими видами топлива (углеводородными), либо дешевле их. Вдобавок к этому, топливо СПГ более экологически чистое.

Использование СПГ в качестве энергоносителя решает следующие задачи:

• Газификация удаленных объектов
• Сокращение издержек, связанных с газификацией, вследствие отказа от разработки, сооружения и обслуживания некоторой части объектов газоснабжения (межпоселковых распределительных газопроводов, газопроводов-отводов)
• Снижение количества выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду при замене, например, каменного угля или мазута природным газом
• Снижение затрат на энергоносители
• Комплексное получение тепловой и электроэнергии

В настоящее время организация производства и внедрение технологий с использованием сжиженного газа в энергетической отрасли имеет важное перспективное значение.

СПГ — экологический вид топлива

Имея хорошие энергетические характеристики и высокое октановое число, сжиженный газ используется не для одной лишь газификации населенных пунктов и объектов промышленности, но и как моторное топливо на различных видах транспорта. Физико-химические, энергетические и экологические свойства природного газа делают его довольно перспективным видом топлива, использование которого может дать ощутимый положительный эффект в некоторых вопросах. Экологическая безопасность и топливная экономичность двигателей, работающих на природном газе, снижение износа деталей газового двигателя, уменьшение расхода масла — вот характерные особенности.

Применение СПГ на транспорте преследует следующие цели:

• Экономию денежных средств на покупку топлива, так как цена эквивалентного количества сжиженного газа ниже, чем бензина или дизельного топлива
• Обеспечение в перспективе устойчивого топливоснабжения  (учитывая динамику изменения объемов нефтегазодобычи, сравнительный анализ запасов нефти и газа, прогнозы истощения месторождений)

СПГ как моторное топливо для автомобильного транспорта применяют в Соединенных Штатах Америки, Франции, Нидерландах, Норвегии, Германии и  других странах. Помимо автотранспорта, сжиженный газ в качестве моторного топлива применяется и на других видах транспорта (водный — газовозы, железнодорожный — газотепловозы). На сегодняшний день уже  насчитывается более двух сотен морских  судов-метановозов, которые используются для транспортировки СПГ  и применяют его в качестве моторного топлива. Во многих развитых странах ведутся работы по использованию сжиженного природного газа на морском, речном и ж/д транспорте.

Грузовой автомобиль Kenworth T800 (газовый двигатель на сжиженном газе СПГ/LNG)		Грузовой автомобиль Peterbilt’s Model 386 (газовый двигатель на сжиженном газе СПГ/LNG)

На сегодняшний день применение СПГ в качестве моторного топлива – довольно интенсивно развивающееся направление, которое  в дальнейшем должно стать самостоятельной отраслью экономики развитых стран.

 

Сжиженный природный газ (СПГ) | Министерство энергетики

Сегодня Соединенные Штаты являются крупнейшим в мире производителем природного газа. Природный газ обеспечивает около 1/3 потребления первичной энергии в Соединенных Штатах, при этом его основным использованием является отопление и производство электроэнергии. В то время как большая часть природного газа поставляется в газообразной форме по трубопроводу в Соединенных Штатах, рост международного рынка природного газа привел к использованию природного газа в сжиженной форме или СПГ.

Основы СПГ

Сжиженный природный газ (СПГ) — это природный газ, охлажденный до жидкого состояния при температуре около -260° по Фаренгейту для транспортировки и хранения. Объем природного газа в жидком состоянии примерно в 600 раз меньше его объема в газообразном состоянии. Этот процесс позволяет транспортировать природный газ туда, куда не доходят трубопроводы.

Сжижение природного газа — это способ транспортировки природного газа на большие расстояния, когда транспортировка по трубопроводу невозможна. Рынки, расположенные слишком далеко от регионов добычи, чтобы напрямую подключаться к трубопроводам, имеют доступ к природному газу благодаря СПГ. В компактной жидкой форме природный газ можно доставлять в специальных танкерах на терминалы по всему миру. На этих терминалах СПГ возвращается в газообразное состояние и транспортируется по трубопроводам к распределительным компаниям, промышленным потребителям и электростанциям.

Торговля СПГ

При крупнотоннажных морских перевозках СПГ загружается на суда с двойным корпусом, которые используются как в целях безопасности, так и в целях изоляции. Как только судно прибывает в порт приема, СПГ выгружается в хорошо изолированные резервуары для хранения, а затем регазифицируется для подачи в распределительную сеть трубопроводов.

СПГ также может перевозиться в меньших количествах, как правило, на более короткие океанские расстояния. Растет торговля мелкотоннажными партиями СПГ, которые чаще всего производятся с использованием тех же контейнеров, которые используются на грузовиках и в международной торговле, специально оборудованных криогенными резервуарами. Другие маломасштабные виды деятельности по производству СПГ включают в себя установки по сжижению и хранению «пикового бритья», которые могут компактно хранить газ, когда он необходим на местных рынках в США в периоды пикового спроса. СПГ также иногда импортируется или экспортируется грузовиками с такого рода объектов.

В 2020 году США экспортировали почти 2400 миллиардов кубических футов природного газа в виде СПГ на больших СПГ-танкерах, а также небольшое количество было отправлено в контейнерах или грузовиками. Всего по состоянию на август 2021 года американский СПГ поставлен в 40 стран на пяти континентах. США также все еще импортируют некоторое количество СПГ, в основном в Новую Англию, регион страны, ограниченный вместимостью трубопроводов и хранилищ.

Роль Министерства энергетики

Министерство энергетики несет ответственность за регулирование СПГ. Компании, которые хотят экспортировать природный газ, должны получить на это разрешение от Управления по управлению ископаемой энергией и выбросами углерода (FECM) Министерства энергетики США. Закон о природном газе (NGA) требует, чтобы Министерство энергетики определяло общественные интересы в отношении заявок на экспорт СПГ в страны, в которых у США нет действующих соглашений о свободной торговле. Программа регулирования импорта-экспорта природного газа FECM реализуется Отделом регулирования Управления регулирования, анализа и взаимодействия.

В соответствии с NGA существует два стандарта рассмотрения заявок на экспорт СПГ в зависимости от страны назначения. Заявки на экспорт СПГ в страны, с которыми США заключили соглашение о свободной торговле (страны ЗСТ), или на импорт СПГ из любого источника автоматически считаются соответствующими общественным интересам. NGA поручает Министерству энергетики оценивать заявки на экспорт СПГ в страны, не входящие в зону свободной торговли. Министерство энергетики обязано предоставить разрешение на экспорт в страны, не входящие в зону свободной торговли, за исключением случаев, когда Департамент считает, что предлагаемый экспорт не будет соответствовать общественным интересам, или если торговля прямо запрещена законом или политикой. Министерство энергетики принимает меры по долгосрочным заявкам на экспорт СПГ в страны, не входящие в зону свободной торговли, после завершения проверки общественных интересов, которая включает несколько критериев, включая экономическую и экологическую экспертизу предлагаемого экспорта. Как правило, Федеральная комиссия по регулированию энергетики (FERC) обладает юрисдикцией в отношении размещения, строительства и эксплуатации экспортных мощностей СПГ в США. В этих случаях FERC руководит оценкой воздействия предлагаемых проектов на окружающую среду в соответствии с Законом о национальной экологической политике, а Министерство энергетики обычно является сотрудничающим агентством в рамках этих обзоров. Получение разрешения Министерства энергетики США на экспорт СПГ в страны, не входящие в зону свободной торговли, является важным шагом для большинства проектов на пути к финансированию и строительству.

Некоторые компании, получившие разрешение Министерства энергетики на экспорт СПГ, еще не приняли окончательных инвестиционных решений по своим проектам. Строительство крупных объектов занимает годы и стоит миллиарды долларов. Полный список долгосрочных заявок на экспорт СПГ и их текущий статус можно найти в Сводке заявок Министерства энергетики на экспорт СПГ.

Министерство энергетики также способствует прозрачности рынка, публикуя отчеты об объемах экспорта СПГ, направлениях и ценах в своем Ежемесячном отчете по СПГ. Первый в истории экспорт СПГ отечественного производства из 48 штатов с более низким уровнем дохода произошел в феврале 2016 года. Компания Sabine Pass Liquefaction, LLC, принадлежащая Cheniere Energy, экспортировала первый танкер СПГ с терминала Sabine Pass LNG в Луизиане с отгрузкой в ​​Бразилию.

Проекты СПГ, получившие разрешение Министерства энергетики, сообщают о своем статусе и ходе строительства Департаменту дважды в год в виде полугодовых отчетов. Клиенты, желающие приобрести СПГ в Соединенных Штатах, могут связаться с одной из компаний, которая уполномочена или ищет разрешение на экспорт, как указано в онлайн-комнате.

приложений | Сжиженный газ

Центробежные насосы играют важную роль при производстве сжиженных газов, а также при их транспортировке, хранении и распределении. Преимущество сжиженных газов состоит в том, что в отличие от газообразного агрегатного состояния их можно относительно легко транспортировать и хранить. Сжижение достигается за счет сжатия или охлаждения. В случае соответствующей потребности, сжиженный газ подвергается регазификации за счет сброса давления и может подаваться к потребляющим установкам с помощью насосов.

Сжиженные газы

Различают газы СНГ (сжиженный нефтяной газ) и газы СПГ (сжиженный природный газ). Агентами газов СНГ являются, прежде всего, бутан, пропан и их производные, которые используются в качестве топливного газа и топлива для выработки тепла и возникают как при добыче нефти и газа, так и на нефтеперерабатывающих заводах. Газ СПГ или также сжиженный природный газ, в основном метан, также используется в качестве топливного газа .

В DIN 51622 перечислены все остальные сжиженные газы. Например, аммиак (Nh4) используется в холодильных системах или двуокись углерода (CO2) используется в перерабатывающей промышленности и производстве напитков .

Применение насосов для сжиженного газа

EDUR предлагает насосы для сжиженного газа , которые используются для производственных процессов, транспортировки, хранения , а также для распределения сжиженных газов . Предварительным условием для этого широкого набора приложений является пропускная способность центробежных насосов гарантирована конструкцией ЭДУР. Благодаря низким значениям NPSH (чистый положительный напор на всасывании) насосы обеспечивают работу без кавитации и, следовательно, полную производительность как в режиме всасывания, так и в режиме всасывания. Насосы сжиженного газа ЭДУР выполнены в соответствии с Atex : различные регулируемые системы уплотнений, такие как двойные механические уплотнения или герметичные магнитные муфты, обеспечивают безопасную работу.

Процессы производства сжиженных газов

Основной задачей насосов для сжиженного газа в производственных процессах является транспортировка газа или обогащение жидкостей газами . Например, в производстве напитков минеральная вода и безалкогольные напитки регулярно обогащаются двуокисью углерода (CO2). Другие сжиженные газы используются для очистки воды и сточных вод. Холодильные установки также работают на сжиженных газах.

 

Насосы центробежные для транспортировки сжиженных газов

В зависимости от наличия технических возможностей транспортировка сжиженного газа от производственных объектов до нефтеперерабатывающих заводов:

• в автоцистернах
• в автоцистернах на дороге
• в вагонах-цистернах по железной дороге    

Целью транспортировки являются либо крупные склады, либо торговцы и, наконец, конечные потребители. В каждом процессе требования к насосной технике различаются в зависимости от сжиженного газа.

Например, с LPG автоцистерны loa ded в терминалах . Насосы для сжиженного газа должны соответствовать местным правилам в части взрывозащита , которая указана в стандарте ATEX в европейском регионе. Заправка осуществляется с помощью газовых подвесных шнуров , так что насосам нужно только шунтировать сопротивление линии. Помимо стационарных насосов с соответствующей высокой производительностью, EDUR также предлагает автомобильных насосов , оснащенных гидравлическими двигателями . Низкий уровень шума позволяет откачивать автоцистерны также ночью и во время отдыха. Характеризуется высокая эффективность , насосы работают бесшумно , требуют очень мало места для сборки, а также могут работать в более неблагоприятных условиях благодаря своей способности перекачивать газ.

При откачке автоцистерн без подвесного троса требуется более высокое давление насоса. ЭДУР-многоступенчатые центробежные насосы выполняют это требование и регулировка скорости может регулироваться в зависимости от противодавления в резервуаре сжиженного газа конечного потребителя.

Хранение сжиженного газа в резервуарных парках

Хранение сжиженного газа нефтеперерабатывающих заводов и поставщиков энергии осуществляется в резервуарных парках и терминалах в надземных резервуарах или в подземных резервуарах . При наземном хранении насосы для сжиженного газа часто имеют входы из резервуара и не нуждаются в всасывании. хорошее значение NPSH насосов для сжиженного газа EDUR обеспечивает эксплуатационную безопасность даже при неидеальных условиях на входе. Разгрузку танков поддерживает газотранспортная способность ЭДУР-насосов.

При хранении сжиженных газов или топлива в подземном резервуаре требуется самовсасывающая способность центробежного насоса в дополнение к хорошему значению NPSH.