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.

lngas.ru

Сжиженный природный газ (СПГ): производство, хранение, перевозка

Современный мировой рынок энергоносителей отличается чрезвычайной подвижностью. Он приносит огромное количество новостей и сюрпризов. Самой «сюрпризной» частью являются, конечно, новые технологии. К ним относится прежде всего сланцевая революция и все, что связано со сжиженным природным газом (СПГ).

За технологиями и процессами сектора СПГ внимательно следят и деловые, и политические сообщества всего мира. Тектонические сдвиги большой мировой политики порой обусловлены технологическим развитием добычи и логистики энергоносителей.

Технология сжижения природного газа

Сжиженный газ получают из природного с использованием двух физических процессов: сжатия и охлаждения. В финале сжиженный газ уменьшается в объеме в шестьсот раз.

Технологический процесс является многоступенчатым. Каждая ступень представляет собой сжатие в 5-10 раз с последующим охлаждением и передачей к следующей ступени. При прохождении от первой до предпоследней ступени газ остается газом. В жидкость он превращается лишь на последней ступени. Для получения одной тонны газа СПГ требуется около полутора тысяч кубометров природного газа.

Технологические ступени со сжатием и охлаждением требуют значительных энергетических затрат, вплоть до 25% от общего количества сжиженного газа.

Нюансы производства

Установки для производства СПГ различаются по природе физических процессов, на которых основано их действие:

• дроссельные;
• турбодетандерные;
• турбинно-вихревые и т. д.

На сегодняшний день в мире используются два способа обработки:

1. Конденсация или компримирование газа на фоне постоянного давления. Данный метод теперь не входит в число эффективных из-за высоких энергетических затрат.
2. Теплообменные способы с помощью рефрижераторов или дросселей, основанных на изменении температуры газа.

Одним из важнейших технологических требований к производству газа СПГ является высокое качество теплоизоляции и теплообменного оборудования.

Если говорить о процессе производства сжиженного газа в целом, то он состоит из четырех обязательных и последовательных этапов:

1. Добыча газа в буровых, доставка по газопроводу к заводу по сжижению.
2. Сжижение газа, хранение СПГ в специальных установках.
3. Отгрузка СПГ в танкеры с транспортировкой по воде.
4. Разгрузка СПГ в терминалах, хранение, регазификация и поставка потребителю.

Свойства газа СПГ

Физические свойства сжиженного газа уникальные. Он ведет себя очень кротко: в чистом виде он не горит и не взрывается. Если его поместить в открытое пространство с обычной температурой, СПГ начнет спокойно испаряться, смешиваясь с воздухом.

Воспламенение возможно, но только при конкретной концентрации газа в воздухе: от 4,4 до 17%. Если содержание СПГ в воздухе ниже 4,4%, количества газа для возгорания будет слишком мало. Если же концентрация газа в воздухе превышает 17%, для пламени будет не хватать кислорода. На этом основан процесс регазификации. Испарение производится попросту без кислорода, то есть без воздуха.

Логистика сжиженного газа

Технологии доставки СПГ по своей динамичности и продвинутости ничуть не уступают способам его получения. Если провести, например, рейтинг современных морских судов по эстетике и дизайну, то победят вовсе не круизные лайнеры. Победят белоснежные танкеры по перевозке сжиженного газа, поражающие своими размерами, разнообразием и уникальными конструкциями.

Заводы по сжижению газа обычно локализуются недалеко от мест его добычи. На данном этапе важнейшим элементом является хранение СПГ с серьезнейшими технологическими требованиями с их обязательным выполнением. Криоцистерны строятся по принципу сосудов Дьюара, предназначенных для хранения веществ с температурой, отличающейся от обычной. Главный элемент в таких сосудах – двойные стенки. Криоцистерны для хранения и перевозки СПГ могут располагаться на морских танкерах или специальных автомобилях. Для железнодорожной транспортировки используются специальные вагоны в виде криоцистерн.

Если же газ СПГ уже подвергся регазификации, его отправляют до потребителя по классическому газопроводу.

Что выгоднее?

Давно подсчитано, что технологии перевозки СПГ выгоднее обычного трубопровода на больших расстояниях, превышающих несколько тысяч километров.

В России по поводу производства СПГ больше всего волнуется «Газпром». По мнению его ведущих специалистов, российский СПГ уже начал составлять ненужную конкуренцию трубопроводному способу. Одним из аргументов является отсутствие экспортной пошлины и налога на добычу полезных ископаемых на том же “Ямале СПГ”. Такую ситуацию называют «потерей бюджетной эффективности».

Кажется, что компромиссное решение нашел Президент Владимир Путин. Он также не видит ничего хорошего в конкуренции двух видов российского природного газа. Вместе с тем технологии СПГ нужно продвигать на внутреннем рынке страны для перестройки общественного транспорта на новый вид топлива – газомоторный. Кроме автобусов, в России найдется множество потребителей СПГ, в основном это жители удаленных пунктов, где нет и не будет никаких газопроводов.

Российский СПГ

“Сахалин-2” и “Ямал СПГ” – два действующих завода сжижения газа в России на 2018 год. Первым и старейшим предприятием является сахалинский завод, долями которого владеют Shell, Mitsubishi и Mitsui, а контрольный пакет принадлежит “Газпрому”.

Добыча нефти и попутного газа, а также производство СПГ происходят на условиях специального соглашения о разделе продукции. Завод по СПГ был введен в действие в 2009 году, он стал первым российским предприятием такого профиля.

Младшим собратом является второй завод, принадлежащий компании “Новатэк”. Это проект “Ямал СПГ”, который с самого начала был ориентирован на экспорт сжиженного газа. В его рамках будут построены и введены в действие пять наливных терминалов с огромной годовой суммарной мощностью до 58 млн тонн.

Газ США

США являются не только родиной технологии производства сниженного газа, но и самым мощным производителем СПГ из собственного сырья. Поэтому когда администрация Дональда Трампа выдвинула амбициозную программу «Энергетический план – Америка первая» с целью сделать страну главной энергетической державой в мире, к этому нужно прислушаться всем игрокам на мировой «газовой» площадке.

Такого рода политический поворот в США не был особым сюрпризом. Позиция американских республиканцев в отношении углеводородов ясная и простая. Это дешевая энергетика.

Прогнозы по экспорту американского СПГ самые разные. Самая большая интрига в торговых «газовых» решениях развивается в странах ЕС. Перед нами разворачивается картина сильнейшей конкуренции российского «классического» газа по «Северному потоку-2» и американского привозного СПГ. Многие европейские страны, включая Францию и Германию, оценивают сложившуюся ситуацию как отличную возможность для диверсификации источников газа в Европе.

Что же касается азиатского рынка, то торговая война между США и Китаем привела к полному отказу китайских энергетиков от привозного американского СПГ. Этот шаг открывает широчайшие возможности для поставок российского газа по трубопроводам в Китай в течение долгого времени и в огромных объемах.

Техника безопасности при использовании СПГ

Техника безопасности во многих производствах стала скучноватой рутиной. Такое отношение никак не относится к производству сжиженного газа, равно как и ко всему, что связано со словом «газ».

Главные риски связаны с общей горючестью газа в целом. Горючесть СПГ на порядок, конечно, ниже. Правила техники безопасности в отношении СПГ фокусируются на процессах разлива и испарения сжиженного газа. Если, к примеру, в цистерну с СПГ наливается новый газ с отличающейся плотностью (такое встречается), жидкости могут расслоиться без перемешивания. В этом случае более плотный газ осядет на дно с образованием двух полостей с независимой циркуляцией жидкостей. Жидкости в итоге перемешиваются по ходу конвективного обмена. Если оно происходит быстро, начинается стратификация: СПГ быстро и обильно испаряется. Чтобы не допустить этого, используют специальные устройства для управляемого перемешивания и особые способы заполнения резервуаров.

Достоинства СПГ: резюме

Начать нужно с преимуществ использования СПГ на внутреннем рынке. Применение сжиженного газа в котельных является самым оптимальным видом топлива: самая высокая теплота сгорания, максимальный КПД и весьма умеренная стоимость, что в итоге оказывается экономнее даже мазута.

Логистика СПГ легко привязывается к котельным любой локализации, включая самые удаленные пункты, благодаря отлично развитому производству средств перевозки СПГ в виде криоцистерн самой разной конфигурации.

Поскольку СПГ сгорает эффективнее угля или мазута, вредные выбросы в атмосферу минимальны: топочные газы не содержат твердых частиц или серные соединения.

С точки зрения экспорта СПГ и развития мирового рынка энергоносителей, СПГ и его производство становятся все более приоритетным фактором для крупнейших экономик мира, включая Францию, Южную Корею, Испанию и др. Главным же мировым потребителем сжиженного газа является Япония, чей импорт газа состоит из 100% СПГ.

fb.ru

Применение и получение сжиженного природного газа (СПГ) как перспективного топлива

Авторы: Е.А. Пинчук, Д.В. Рубцов

В настоящее время в связи с  удорожанием традиционных видов топлива, ужесточением экологических требований по выбросам загрязняющих веществ отработавшими газами автомобилей и целым рядом других факторов остро встал вопрос о применении альтернативных видов топлив, более дешёвых и образующих меньше загрязняющих веществ в процессе сгорания. Одним из наиболее перспективных видов альтернативного топлива является природный газ. Рядом статей и научных работ подтверждается экономическая целесообразность его использования. В недавнем прошлом был предан значительный импульс разработкам в области получения, хранения и использования СПГ транспортными средствами, по причине ряда преимуществ СПГ над компримированным природным газом (КПГ). К числу таких преимуществ можно отнести то, что СПГ в баке транспортного средства находится при атмосферном давлении, в отличие от КПГ, требующего высокопрочные баллоны, являющиеся потенциально опасными объектами; СПГ обеспечивает более высокую взрыво- и пожаробезопасность, плотность СПГ, по сравнению с КПГ, выше, что влечёт за собой увеличение удельной массы перевозимого топлива, а значит и дальности хода транспортного средства. Исходя из вышеперечисленных преимуществ ОАО «Уральский компрессорный завод», а так же целый ряд иностранных и российских компаний, развивает деятельность в области создания оборудования для получения, хранения и транспортировки СПГ, в том числе применительно к автомобилям и всей транспортной отрасли в целом.

Как известно природный газ более чем на 90% от единицы объёма состоит из метана, критическая температура которого порядка -83°С, из этого следует, что получение природного газа в жидком состоянии возможно только ниже указанной температуры. Для достижения максимальной плотности хранимого СПГ, при давлении близком к атмосферному, необходимо охлаждение природного газа до температуры -162°С. Достижение столь низких температур возможно только с использованием криогенного технологий и оборудования.

На данный момент, наиболее распространёнными и доступными способами получения СПГ являются:

1. Процесс сжижения за счёт холода, производимого газовой криогенной машиной Стирлинга;
2. Процесс, основанный на эффекте Джоуля-Томпсона реализуемый в дроссельном цикле;
3. Процесс, основанный на цикле высокого давления с применением детандера;
4. Процесс, основанный на цикле низкого давления с применением одного или более турбодетандеров.

Уральским компрессорным заводом ведётся ряд разработок по созданию станций сжижения природного газа, основанных на работе машины Стирлинга и цикле высокого давления с детандером, а так же разработка системы питания двигателя автомобиля КАМАЗ криогенным топливом.

При создании системы питания двигателя СПГ, одной из основных задач является выбор типа теплоизоляции топливного бака. На данный момент наиболее применяемыми видами теплоизоляции сосудов, содержащих низкотемпературные вещества, являются:

1. вакуумно-порошковая;
2. пенополиуретановая;
3. базальто-волоконная;
4. вакуумно-экранная.

Завод является одним из немногих предприятий России, обладающих наиболее эффективной технологией изготовления криогенных сосудов, к которым относится и топливный бак транспортного средства для СПГ. Бак, изготовленный, с применением вакуумно-экранной теплоизоляции обладает рядом неоспоримых преимуществ по сравнению с баками, использующих другие типы теплоизоляции. К таким преимуществам стоит отнести: длительный срок бездренажного хранения сжиженного газа, обеспечение максимально возможной пажаро- и взрывобезопасности и минимальные массо-габариные характеристики.

В настоящее время разрабатывается система газификации СПГ и дальнейшей подачи газа в двигатель транспортного средства. В ходе проводимой работы была определена принципиальная схема системы питания двигателя СПГ, представленная на Рисунке 1.

Рисунок 1 Система питания двигателя криогенным топливом

 

Работа системы, представленной на Рисунке 1, основана на принципе сообщающихся сосудов. При первоначальном пуске, СПГ за счёт давления столба жидкости из бака 1 поступает в газификатор 2, где газ переходит из жидкой фазы в газообразную. При этом давление газа возрастает до 3…3,5 атм. и препятствует дальнейшему поступлению сжиженного газа в газификатор 2. Далее газ через дроссель 3 воздействует на столб жидкости, находящейся в баке 1 и уравнивает давления над столбом жидкости и перед газификатором 2. При превышении давления газа над силой упругости пружины обратного клапана 4 газ поступает в теплообменник 5, где нагревается до температуры, необходимой для сгорания в двигателе. При превышении расчётного давления в баке, составляющего 4 атм. срабатывает автоматический клапан продувки 6 и происходит сброс избыточного давления через дренажное устройство (свечу) в атмосферу.

При практической реализации данной схемы предстоит решить несколько конструкторских задач, требующих повышенного внимания:

1. Обеспечение максимальной производительности газификатора;
2. Обеспечение подогрева газа до температуры необходимой для воспламенения;
3. Создания механизма управления подачей топлива.

На данный момент основными проблемами для дальнейшей практической реализации данной системы является отсутствие нормативно-технической документации, регламентирующей состав, работу, порядок технического обслуживания и ремонта систем питания двигателя СПГ, а так же качество сжиженного газа.

 

www.ukz.ru

Сжиженный газ — ТеплоВики – энциклопедия отопления

Материал из ТеплоВики – энциклопедия отоплении

Макет цистерны для транспортировки сжиженного газа по железной дороге Транспортировка сжиженного газа автомобилем

Сжиженный природный газ (СПГ) – отделенный от природного газа, сжиженный при охлаждении или под давлением для облегчения хранения или транспортировки. Газ обращается в жидкость при температуре окружающей среды ниже 20 градусов и/или при давлении выше 100 кПа. Состоит в основном из тяжелых газов пропана и бутана.

Производство сжиженного газа

Сжиженный природный газ

Сжиженный природный газ или сокращенно СПГ, как принято называть его в энергетической отрасли (англ. соотв. Liquefied Natural Gas, сокр. LNG) представляет собой обыкновенный природный газ, охлажденный до температуры –162°С (так называемая температура сжижения) для хранения и транспортировки в жидком виде. Хранится сжиженный газ в изотермических резервуарах при температуре кипения, которая поддерживается вследствие испарения СПГ. Данный способ хранения СПГ связан с тем, что для метана, основной составляющей СПГ, критическая температура –83°С, что гораздо ниже температуры окружающей среды, и не предоставляет возможным хранить сжиженный природный газ в резервуарах высокого давления (для справки: критическая температура для этана составляет +32°С, для пропана +97°С). Для использования СПГ подвергается испарению до исходного состояния без присутствия воздуха. При регазификации (возвращении газа в исходное парообразное состояние) из одного кубометра сжиженного газа образуется около 600 кубометров обычного природного газа.

Температура сжиженного газа

Чрезвычайно низкая температура СПГ делает его криогенной жидкостью. Как правило, вещества, температура которых составляет –100°С (–48°F) или еще ниже, считаются криогенными и требуют специальных технологий для обработки. Для сравнения, самая низкая зарегистрированная температура на Земле составляет –89,2°С (Антарктика), а в населенном пункте –77,8°С (поселок Оймякон, Якутия). Криогенная температура сжиженного природного газа означает, что контакт с СПГ может вызвать изменение свойств контактирующих материалов, которые впоследствии станут ломкими и потеряют свою прочность и функциональность. Поэтому в отрасли СПГ используют специальные материалы и технологии.

Химический состав СПГ

Сырая нефть и природный газ являются ископаемыми видами топлива, известными как «углеводороды», потому что содержат химические комбинации атомов углерода и водорода. Химический состав природного газа зависит от места добычи газа и его обработки.

Сжиженный природный газ представляет собой смесь

Метан является самым главным компонентом, обычно, хотя и не всегда, более чем на 85% по объему.

Плотность сжиженного газа

Поскольку СПГ представляет собой некую смесь, плотность сжиженного природного газа изменяется незначительно с ее фактическим составом. Плотность сжиженного природного газа, как правило, находится в диапазоне 430–470 кг/м³, а его объем составляет примерно 1/600 объема газа в атмосферных условиях. Это делает его примерно на треть легче, чем воздух.

Другим следствием этих фактов является то, что СПГ имеет меньшую плотность, чем вода, что позволяет ему находиться на поверхности в случае разлива и вернуться к парообразному состоянию достаточно быстро.

Другие свойства СПГ

Сжиженный природный газ не имеет запаха, бесцветный, не вызывает коррозии, не горюч и не токсичен. СПГ хранится и транспортируется при сверхнизких температурах при атмосферном давлении (отсутствие высоких давлений). При воздействии на окружающую среду СПГ быстро испаряется, не оставляя следов на воде или почве.

В своей жидкой форме сжиженный природный газ не имеет способность взрываться или воспламеняться. При испарении природный газ может воспламениться в случае контакта с источником горения, и если концентрация испарений в воздухе будет составлять от 5 до 15 %. Если концентрация паров газа менее 5 процентов, то для начала возгорания испарений недостаточно, а если более 15 процентов, то в окружающей среде будет нехватка кислорода.

Сжиженный нефтяной газ

Судно для транспортировки сжиженного газа

Сжиженный нефтяной газ, (СНГ, по-английски – Liquified Petroleum Gas, LPG) – это смесь двух газов. В обиходе ее называют кратко: пропан. Пропан-бутан получают из нефти и сконденсированных нефтяных попутных газов. Чтобы эта смесь оставалась жидкой, ее хранят и перевозят под давлением в 1,6 МПа (16 атмосфер). В топливной смеси бутан выступает как топливо, а пропан создаёт давление. Газовая смесь пропан-бутан в 2 раза тяжелее воздуха. По сути, газ не имеет запаха, поэтому в его состав добавляется специальное пахучее вещество (одорант) – этил-меркоптал. Антидетационное октановое число у газовой смеси пропан-бутан составляет 110 единиц – в этом её преимущество перед бензином, максимальное октановое число у которого – 98 единиц.

Для потребителей пропан-бутан является отличным топливом в местах, где не подведен природный газ (метан).

Свойства сжиженного нефтяного газа

Процентное соотношение пропана и бутана в смеси регулируется государством и зависит от климатических условий. Например, в зимний период количество пропана должно быть не менее 70-80 % , тогда как летом – всего 40%.

Одним из наиболее важных свойств пропана и бутана, является образование (при наличии свободной поверхности над жидкой фазой) двухфазной системы «жидкость-пар». Система «жидкость-пар» образуется вследствие возникновения давления насыщенного пара, т.е. давления пара в присутствии жидкой фазы в баллоне. В процессе наполнения баллона первые порции сжиженного газа быстро испаряются и заполняют весь его объем, создавая в нем определенное давление. При уменьшении давления газ мгновенно испаряется. Испарение сжиженного газа в баллоне продолжается до тех пор, пока образовавшиеся пары сжиженного газа не достигнут насыщения.

Это свойство пропана и бутана позволяет хранить газ в небольших объёмах, что очень важно.

Рассмотрим пример: давление насыщенного пара бутана составляет 0,1 МПа при 0°С и 0,17 МПа при 15°С, а давление насыщенного пара пропана при этих же температурах 0,59 и 0,9 МПа соответственно. Это различие приводит к значительной разнице в давлении смеси при изменении пропорции пропана и бутана. Давление растет при увеличении температуры, что приводит к большим изменениям объема сжиженного газа, находящегося в жидком состоянии. Следовательно, если сжиженный газ в жидком состоянии полностью заполняет баллон и температура продолжает увеличиваться, то давление будет быстро расти, что может привести к разрушению баллона.

Применение

После доставки потребителю сжиженный 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:

• Газификация коммунальных и промышленных объектов, удаленных от магистральных или распределительных трубопроводов;
• Создание топливного резерва у потребителя для покрытия нагрузок в пиковый период;
• Применение сжиженного газа на различных видах транспорта в качестве моторного топлива;
• Получение тепловой и электроэнергии, а также промышленного холода;
• Сжиженный газ как сырье для использования в химической промышленности;

Следует отметить, что вышеуказанные области применения сжиженного газа могут совмещаться между собой. Так, доставляемый судами-газовозами на регазификационный терминал сжиженного газа 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, сжиженного газа 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.

Сжиженный газ — экологический вид топлива

Использование сжиженного газа для двигателя автомобиля

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 сжиженного газа 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).

См.также

Литература

Источники

ru.teplowiki.org

Физические свойства и состав СПГ. — КиберПедия

 

Природный газ, это смесь углеводородов, которая после сжижения образует чистую без цвета и запаха жидкость. Такой СПГ обычно транспортируется и хранится при температуре близкой к точке его кипения при атмосферном давлении, – приблизительно

-160С.

В реальности состав СПГ различен и зависит от источника его происхождения и процесса сжижения, но основной компонент это конечно метан. Другими составляющими могут быть, – этан, пропан, бутан, пентан и возможно небольшой процент азота.

Типичный состав СПГ указан в таблице 2.1а, а физические свойства составляющих в таблице 2.1б. Для инженерных расчетов, конечно, берутся физические свойства метана, но для передачи, когда требуется точный подсчет тепловой ценности и плотности, – учитывается реальный композитный состав СПГ.

 

Таблица 2.1а. Физические свойства СПГ

		Метан Ch5	Этан C2H6	Пропан C3H8	Бутан C4h20	Пентан C5h22	Азот N2
Мол.Вес		16.042	30.068	44..094	58.120	72.150	28.016
Тем.Кип. 1 атм.абс	С	-161.5	-88.6	-42.5	-5	36.1	-196
Плотность Тем.кип.	кг/м3	426.0	544.1	580.7	601.8	610.2	808.6
Уд.Вес пара 15С и 1 атм.аб.	кг/м3	0.554	1.046	1.540	2.07	2.49	0.97
Отношен. Об.газа к Об.жид. при ТК и 1 атм.абс.
Пределы восплам.в воздухе	%	5.3 – 14	3 -12.5	2.1 – 9.5	2 -9.5	3 -12.4	Не горит
Тем.само-восплам.	С			510/583	510/583
Макс.удел. Энергия 15С н/из	кдж/кг	55.559	51.916	50.367	49.530 49.404	49.069 48.944
Теплота Испар. При Тем.кипен.	кдж/кг	510.4	489.9	426.2	385.2	357.6	199.3

 

 

Таблица 2.1б. Составляющие СПГ.

		Ras-Laffan	Das Islands	Standard
Метан	Ch5	90.28%	84.5%	89.63%
Этан	C2H6	6.33%	12.9%	6.32
Пропан	C3H8	2.49%	1.5%	2.16
Бутан	C4h20	0.49%	0.5%	1.2
Изо-бутан	C4h20	0.00%	0.00%	0.00
Пентан	C5h22	0.02%	0.00%	0.00
Изо-пентан	C5h22	0.00%	0.00%	0.00
Азот	N2	0.41%	0.6%	0.69
Сред.Мол.Вес		17.88	18.56	18.12
Тем.Кип.атм.дав.		-160.8С	-161.0С	-160.9С
Плотность кг/м3		461.8	456.8	459.4
Макс.Удел.Энерг. кдж/кг		54.414	54.031	54.090

 

Во время морского перехода, тепло передается СПГ через изоляцию танка, вызывая испарение части груза, так называемое выкипание. Состав СПГ изменяется за счет выкипания, так как более легкие компоненты, имеющие низкую температуру кипения, испаряются первыми. Поэтому, выгружаемый СПГ имеет большую плотность, чем тот, который грузился, ниже процент содержания метана и азота, но выше процент содержания этана, пропана, бутана и пентана.

Предел воспламеняемости метана в воздухе (21% О2) приблизительно от 5.3 до 14% по объему. Для уменьшения этого предела, перед началом погрузки воздух удаляется из танков при помощи азота до содержания кислорода 2%. В теории, врыв не произойдет, если содержание кислорода в смеси ниже 13% по отношению к процентному содержанию метана. Для безопасности, на практике, инертизация продолжается пока содержание кислорода не будет ниже 2%. Причина этого будет объяснена позже.

 

Выкипевший пар СПГ легче, чем воздух при температуре -110С, или выше,- зависит от состава СПГ. В связи с этим, пар будет стремиться уйти вверх над мачтой и быстро рассеиваться. Когда холодный пар смешан с окружающим воздухом, смесь пар/воздух будет хорошо видна как белое облако из-за конденсации влаги в воздухе. Обычно принято считать, что предел воспламеняемости смеси пар/воздух не распространяется слишком далеко за пределы этого белого облака.

 

Температура самовоспламенения метана, то есть минимальная температура нагрева газа, при которой он самовоспламеняется без постороннего источника открытого огня, – 595С.

Критическая температура метана – 82.5С, а критическое давление 43 бар абс.

 

Температура кипения метана увеличивается при увеличении давления, и это изменение показано на диаграмме для чистого метана. Это давление конечно выше, чем при перевозке метана на судне. Присутствие тяжелых компонентов в СПГ увеличивает температуру кипения для заданного давления. Отношение между температурой кипения и давлением СПГ будет приблизительно следовать параллельно линии чистого метана.

 

 

Таблица 2.1в. Зависимость температуры кипения метана о давления.

 

Плотность паров метана значительно меняется в зависимости от температуры, и при температуре около -100С она равна плотности воздуха (при плотности воздуха 1.27 кг/м3 при 15С).

 

Таблица 2.1г. Зависимость плотности паров метана от температуры.

 

Характеристики СПГ

Воспламеняемость смеси метана, кислорода и азота.

При любых операциях на судне, перевозящем СПГ, недопустимо смешивание метана и воздуха. Отношение между газом и воздухом в смеси и воспламеняемостью возможных комбинаций метана, воздуха и азота показано на диаграмме 2.2.2а.

 

Диаграмма 2.2.1а.

 

Вертикальная ось A-B представляет смесь кислорода и азота без метана, в пределах от 0% кислорода (100% азота) в точке А, до 21% кислорода(79% азота) в точке В, которая представляет собой атмосферный воздух.

Горизонтальная ось А-С представляет собой смесь метана и азота без кислорода, в пределах от 0% метана(100% азота) в точке А и 100% метана в точке С (0% азота).

Каждая точка диаграммы в треугольнике АВС представляет собой смесь всех трех компонентов, – метана, азота и воздуха, каждые в своей пропорции к общему объему.

Эти пропорции могут быть сняты с диаграммы в любой точке. Для примера точка D:

 

Метан: 6% по шкале А-С

Кислород: 12.2 % по шкале А-В

Азот: 81.8 как остаток

 

Диаграмма состоит из трех главных секторов.

1. Зона воспламеняемости EDF, каждая точка внутри этой зоны представляет собой горючую смесь.

2. Зона HDFC. Любая смесь компонентов представленная точкой внутри этой зоны способна формировать горючую смесь с воздухом, но содержит слишком много метана, чтобы воспламениться без него.

3. Зона ABEDH. Любая смесь компонентов представленная точкой внутри этой зоны не способна формировать горючую смесь при смешивании с воздухом.

 

 

Использование диаграммы.

 

Предположим, что точка Y на оси кислород-азот соединена с точкой Z на оси метан-азот прямой линией. Если смесь кислород-азот в точке Y смешать со смесью метан-азот в точке Z, смесь, полученная в результате, будет представлена точкой X, которая, двигаясь от Y к Z, будет добавлять количество смеси Z. В этом примере точка Х, представляющая изменение состава, проходит через зону воспламенения EDF, то есть когда содержание метана в смеси между 5.5% в точке М, и 9.0% в точке N.

Применяя это к процессу инертизации грузового танка перед охлаждением, предполагаем, что танк наполнен воздухом, точка В. Азот добавляется до тех пор, пока содержание кислорода не уменьшится до 13% , точка G. Добавление метана, изменит состав смеси вдоль линии GDC, которая не проходит через зону воспламенения, но почти касается ее в точке D. Если содержание кислорода еще уменьшить, перед добавлением метана, до любой точки между 0% и 13%, то изменение смеси добавлением метана никогда не пройдет через зону воспламенения. Поэтому теоретически необходимо добавлять азот в танк до уменьшения содержания кислорода в нем до 13%. Однако, на практике, содержание кислорода уменьшается до 2%, так как достичь полностью равномерной смеси в танке не возможно.

Когда танк наполненный метаном, начинают заполнять азотом, перед продувкой воздухом, необходимо выполнить похожую процедуру. Предположим, что азот добавляется в танк содержащий метан в точке С, до содержания метана 14% в точке Н. При добавлении воздуха, состав смеси будет двигаться по линии HDB, которая касается зоны воспламенения в точке D, но не проходит через нее. По тем же причинам, что были изложены выше, содержание метана в танке понижается до 5%, так как на практике, равномерная смесь метана и азота может не получиться.

Процедуры для избежания прохождения через зону воспламенения можно подытожить следующим образом:

1. Танки и трубы, содержащие воздух должны быть продуты азотом перед метаном до содержания кислорода в них не более 5% или ниже.
2. Танки и трубы, содержащие метан, должны быть продуты азотом перед воздухом до содержания метана в них не более 5% или ниже.

Для этих целей на судне должен быть OXIMETR & TANKSCOPE.

 

 

cyberpedia.su

Сжиженный природный газ Википедия

страны экспортёры и импортёры СПГ, 2009

Сжи́женный приро́дный газ, СПГ — природный газ (преимущественно метан, CH₄), искусственно сжиженный путём охлаждения до минус 160 °C для удобства хранения или транспортировки. Для хозяйственного применения преобразуется в газообразное состояние на специальных регазификационных терминалах.

Физические и химические характеристики[ | код]

СПГ представляет собой жидкость без запаха и цвета, плотностью 0,41-0,5 кг/л в зависимости от температуры, давления, и содержания высших алканов (плотность чистого метана при температуре кипения — 0,41 кг/л, при повышении давления и понижении температуры плотность растет, примеси высших алканов также повышают плотность)^[1][2]. Не токсичен. Температура кипения −158…−163 °C. Современный СПГ состоит на 85-95 % из метана, а в остальные 5 % входят этан, пропан, бутан, азот^[3]. Нижняя граница теплоты сгорания — 50 116 кДж/кг, или 20 МДж/л. В процессе обработки природный газ очищают от воды, диоксида серы, диоксида углерода и т. п.^[4]

Способ получения[ | код]

СПГ получают из природного газа путём сжатия с последующим охлаждением. При сжижении природный газ уменьшается в объёме примерно в 600 раз^[3][5]. 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^{[источник не указан 722 дня]} от 8 до 10 % от её количества, содержащегося в сжиженном газе.

В процессе сжижения используются различные виды установок — дроссельные, турбодетандерные, турбинно-вихревые и пр.

Устройство завода по производству СПГ[ | код]

Как правило, завод по сжижению природного газа состоит из:

• установки предварительной очистки и сжижения газа;
• технологических линий производства СПГ;
• резервуаров для хранения;
• оборудования для загрузки на танкеры;
• дополнительных служб для обеспечения завода электроэнергией и водой для охлаждения^[6].

Технология сжижения

Процессы сжижения больших заводов СПГ^[7]:

• AP-C3MR^TM — Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
• AP-X^® — Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
• #AP-SMR™ (Single Mixed Refrigerant) — Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
• Cascade — ConocoPhillips
• MFC® (mixed fluid cascade) — Linde
• PRICO^® (SMR) — Black & Veatch
• DMR (Dual Mixed Refrigerant)
• Liquefin — Air Liquide

История[ | код]

• 1912 год — построен первый экспериментальный завод, не использовался для коммерческих целей.
• 1941 год — в Кливленде (штат Огайо, США) впервые налажено масштабное производство сжиженного природного газа.
• 1959 год — осуществлена первая поставка сжиженного природного газа из США в

ru-wiki.ru

Сжиженный природный газ: Преимущества технологии СПГ

В тех случаях, когда природный газ необходимо транспортировать на большие расстояния (от 2500-3000 км), СПГ имеет ряд преимуществ по сравнению с трубопроводным транспортом. Для сжиженного газа, правда, одним из ключевых факторов является наличие условий для танкерного судоходства (для газовозов).

Технология СПГ: основные преимущества

1. Низкие удельные транспортные расходы (морской транспорт самый дешевый в мире), окупающие затраты технологической стадии сжижения.
2. Меньший стартовый капитал проекта. Для газопроводных проектов необходимо полностью завершить строительство нитки, на что уходит до 75% всех капитальных вложений. Мощности же по производству СПГ можно вводить в строй постепенно, а поставки начинать после вложения 50% средств.
3. Повышение эффективности проекта за счет снижения политических рисков в силу независимости от транзитных стран.
4. Возможность оперативного изменения поставок при неблагоприятной конъюнктуре рынка.
5. Снижение расхода газа на собственные нужды. В трубопроводных проектах это 12-14%, а в танкерных перевозках, включая завод сжижения, в полтора раза ниже.
6. До 40% энергии, затраченной на сжижение газа, возвращается регазификацией.
7. СПГ имеет лучшие среди всех углеводородов экологические показатели (это тот же природный газ, только сжиженный).
8. Возможность включать в состав СПГ фракции С₃-С₅ позволяет доставлять с месторождений природного газа в составе СПГ пропан-бутановую фракцию (что невозможно с применением газопроводов высокого давления) и извлекать в процессе регазификации с минимальными затратами из состава СПГ этан, пропан, бутаны и пентаны.
9. Меньшие сроки строительства (3 года) дают возможность наращивать мощности поэтапно по мере возрастания спроса на СПГ. Причем за счет того, что терминал, хранилище и другая вспомогательная инфраструктура уже созданы на начальном этапе, удельные затраты на производство СПГ при сооружении дополнительных технологических линий только снижаются.
10. Технология СПГ хорошо сочетается с технологиями органического синтеза, т.к. позволяет утилизировать хвостовые газы, образующиеся в химических реакторах, в качестве топлива для компрессоров ожижителей.
11. Технологические линии СПГ, основанные в частности на технологической схеме DMR, при применении их в регионах холодным климатом позволяют снизить удельные капитальные затраты на производство СПГ и расход газа до 30% по сравнению с проектами в экваториальных регионах.
12. В отличие от трубопроводного газа, технология СПГ позволяет легко сглаживать суточные колебания спроса на энергоносители, в частности для выработки электроэнергии (топливо для газотурбинных пикшейвинг-электростанций).

Источник: В.В. Имшенецкий, Ю.Н. Орлов – «Технология СПГ – перспективный вариант освоения ресурсов газа п-ва Ямал» (Москва, 2005)

 

lngas.ru