Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технологии получения сжиженного природного газа. Учебное пособие
.pdf
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
К а ф едра «Трубопроводный транспорт»
Л.А. ШАЦКАЯ
ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ
СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА
Учебное пособие
Самара
Самарский государственный технический университет
2019
1
Печатается по решению ученого совета СамГТУ (протокол № 8 от
29.03.2019 г.)
УДК 665.7 (075.8)
ББК 35.51я73
Ш 32
Шацкая Л.А.
Ш 32 Технологии получения сжиженного природного газа: учеб. пособ.
/ Л.А. Шацкая. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2019. – 56 с.
Содержит сведения о современных технологиях получения СПГ. Рассматривает особенности применения крупнотоннажного и малотоннажного производства СПГ.
Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 21.03.01
«Эксплуатация и обслуживание объектов транспорта и хранения нефти, газа и
продуктов переработки».
Р е ц ензент канд. техн. наук А.А. Гашенко
УДК 665.7 (075.8)
ББК 35.51я73
Ш 32
© Л.А. Шацкая, 2019
© Самарский государственный
технический университет, 2019
2
ВВЕДЕНИЕ
Мировое производство сжиженного природного газа (СПГ) развивается стремительными темпами. За последние 40 лет объемы продаж СПГ выросли в 110 раз и, как прогнозируется, будут увеличиваться на семь процентов ежегодно в последующие десять лет.
Сжиженный природный газ представляет собой жидкую многокомпонентную смесь легких углеводородов, основу которой составляет метан. Технология производства СПГ включает в себя несколько
этапов:
– очистка от углекислого газа и сероводорода;
– осушка и очистка от ртути;
– отделение фракции пропана (С3) и более тяжелых углеводородов
(в оставшемся газообразном метане, в зависимости от требований к
продукции по калорийности, может в качестве примесей может содержаться 3–4 % этана, 2–3 % пропана, до 2 % бутанов и до 1,5 % азота);
– охлаждение смеси метана с другими газами до температуры
минус 160 °С при давлении чуть больше атмосферного и непосредственно сжижение (температура кипения чистого метана при атмосферном давлении минус 161,5 °С) [1].
В результате сжижения из 600 м3 природного топлива получается
приблизительно 1 м3 сжиженного. В процессе регазификации 1 т СПГ
превращается, при нормальных условиях, примерно в 1,38 тыс. м3
природного газа. 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.
СПГ производится на специальных заводах-терминалах, которые
располагаются в портах. С терминалов топливо закачивается в газовозы и отправляется к пункту назначения. В пункте прибытия СПГ
3
подвергается регазификации и закачивается в трубопроводы, которые
поставляют топливо конечному потребителю.
Основные преимущества использования СПГ:
– удобство хранения и транспортировки;
– возможность доставки в любую точку.
Основные недостатки использования СПГ:
– большие затраты на строительство терминалов, танкеров и газовозов;
– необходимость регазификационного терминала в месте постав-
ки СПГ.
Несмотря на сложности в использовании СПГ для ряда стран,
например Японии, сжиженный газ пока является безальтернативным
источником топлива для работы предприятий нефтехимии и газохимии. Это связано, в том числе, с высокой сейсмической активностью
региона.
Чистый СПГ не горит, сам по себе не воспламеняется и не взрывается. Для использования СПГ подвергается регазификации – испарению без присутствия воздуха.
При испарении природный газ может воспламениться, если произойдет контакт с источником пламени. Для воспламенения необходимо иметь концентрацию испарений в воздухе от 5 до 15 %.
Несмотря на стремительный рост СПГ-индустрии, доля сжиженного газа пока не превышает десяти процентов от глобального спроса
на газ, а импортом СПГ занимаются всего около двух десятков стран.
В 2011 г. РФ заняла восьмое место по объему экспорта сжиженного газа с долей в 4 %. Если российским компаниям удастся выполнить намеченные планы, к 2020 г. СПГ-мощности в РФ составят почти 57 млн т в год (76 млрд м3), т.е. экспорт увеличится многократно,
а СПГ займет существенную долю от всего экспорта газа.
4
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ
АГНКС – автогазонаполнительная компрессорная станция.
ГРС – газораспределительная станция.
ЕСГ – единая система газоснабжения.
КТИ – кожухотрубчатые испарители с паровым пространством.
ОКТ – основной криогенный теплообменник.
ПГ – природный газ.
ПХГ – подземные хранилища газа.
РПТО – ребристо-пластинчатые теплообменные аппараты.
СВТО – спиральновитые теплообменные аппараты.
СПГ – сжиженный природный газ.
СХА – смешанный хладагент.
5
1. МИРОВЫЕ ПРОИЗВОДИТЕЛИ СПГ
Мировая индустрия сжиженного природного газа включает крупнотоннажное производство, основная цель которого – поставка СПГ на мировые рынки, и малотоннажное производство, нацеленное на межрегиональную торговлю и удовлетворение спроса на внутреннем рынке [1].
К настоящему моменту в России построено и введено в эксплуатацию несколько малотоннажных установок по производству сжиженного природного газа. Первые производства такого вида появились в Ленинградской и Московской областях в 1990-х годах XX века. В начале
2000-х годов была пущена установка сжижения в Свердловской области. К настоящему времени введены в эксплуатацию установки в Калининградской и Псковской областях, а также в Пермском крае. Практически все малотоннажные заводы построены по разнообразным технологиям, имеющим свои положительные и отрицательные стороны.
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.
К 2017 г. картина импорта СПГ изменилась (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Структура экспорта СПГ по странам-импортерам в 2016 и 2017 гг.
6
Алжир – первая страна, которая в 1964 г. начала поставлять СПГ
на экспорт. Сегодня в Алжире имеется около 20 технологических линий с общей производительностью сжиженного газа более 20 млн т
СПГ в год на побережье Средиземного моря. В качестве сырья используется природный газ, поступающий по трубопроводу с сухопутного месторождения Хасси-Р'мел (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Звездочками отмечены действующие заводы
по сжижению природного газа в мире
США (Аляска) стали первым производителем СПГ на рынке Тихоокеанского бассейна в 1969 г., поставив партии СПГ в Японию.
Почти 40 лет спустя этот завод по сжижению природного газа остается единственным в Северной Америке. Пропускная способность завода составляет 1,3 млн т в год.
В Ливии завод СПГ эксплуатируется, начиная с 1970 г. Пропускная способность завода составляет 0,9 млн т в год.
В 1970-х и 1980-х годах заводы по сжижению природного газа
были построены в Брунее, ОАЭ, Индонезии, Малазии и Австралии.
7
Проекты в основном были предназначены для поставок СПГ электрическим и газовым коммунальным предприятиям Японии.
Катар имеет крупнейшее месторождение газа в мире – Северное.
Страна начала деятельность в сфере СПГ в 1996 г., сейчас общая
производительность технологических линий Катара более 70 млн т в
год. Кроме того, государственная энергетическая компания Qatar
Petroleum планирует построить четыре новых завода по сжижению
газа к 2025 г. В результате, объемы производства СПГ возрастут до
110 млн т в год.
Катар имеет то преимущество, что он расположен между атлантическим и тихоокеанским рынками, что облегчает поставки СПГ на
оба рынка.
В 1990-х и 2000-х годах были построены заводы:
1999 г. – Нигерия;
1999 г. – Тринидад и Тобаго;
2000 г. – Оман (Ближний восток);
2004 г. – Египет;
2007 г. – Экваториальная Гвинея;
2007 г. – Норвегия.
Основной показатель топлива — удельная теплота сгорания или
теплопроизводительность. При расчете цен на газ применяется Британская тепловая единица БТЕ (BTU), в международной системе единиц (СИ) ее заменяет Джоуль, 1 БТЕ = 1055 Дж. Таким образом, цена
СПГ зависит не только от объема топлива (кубометров), но и от его
энергопроизводительности. Одна Британская тепловая единица является очень маленькой единицей измерения, поэтому на биржах чаще
используют – миллион БТЕ. 1 млн БТЕ – это количество теплоты,
выделяемое при полном сгорании 28,263682 м³ природного газа при
стандартной температуре и давлении.
На диаграмме (рис. 1.3) приведена динамика цен на СПГ и природный газ за 1 млн БТЕ.
8
Рис. 1.3. Цены на СПГ и природный газ, долл./млн БТЕ
Контрольные вопросы
1. Назовите основные преимущества и недостатки использования СПГ.
2. Назовите основные страны-производителей СПГ в мире.
3. Какая страна в настоящее время является крупнейшим производителем
СПГ, а какая крупнейшим импортером СПГ?
5. Чему равен 1 БТЕ?
9
2. ПРОЕКТЫ СЖИЖЕНИЯ ПГ В РОССИИ
В феврале 2009 г. на Сахалине состоялся запуск первого в России
завода по производству сжиженного природного газа. С тех пор
участники отрасли запланировали ряд новых СПГ-проектов. Ниже
представлен их краткий обзор.
«Ямал СПГ» – интегрированный проект по добыче, сжижению и
реализации газа (рис. 2.1), реализуется на полуострове Ямал за Полярным кругом на базе Южно-Тамбейского месторождения полуострова Ямал с запасами 927 млрд м3 по классификации PRMS (по состоянию на 31.12.2013 г.). Проект разработки месторождения предусматривает бурение 208 скважин (с длиной горизонтального участка
не менее 500 м) на 19 кустовых площадках.
Рис. 2.1. «Ямал СПГ»
Мощность завода по производству сжиженного природного газа
составит 16,5 млн т в год. Оператор проекта – компания «Ямал СПГ»,
ее акционерами являются «Новатэк» (с долей 50,1 %), Total (20 %),
CNPC (20 %) и китайский Фонд шелкового пути (9,9 %). Стоимость –
26,9 млрд долл. США.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]