Галузь СПГ є дуже перспективною розвивається галуззю для арматуробудівників усього світу, але оскільки арматура для СПГ повинна відповідати найсуворішим вимогам - являє собою вищий рівень інженерних задач.

Що називають зрідженим природним газом?

Зріджений природний газ, або СПГ, являє собою звичайний природний газ, наведений в рідке стану методом охолодження його до -160 ° C. У такому стані він представляє собою рідину без запаху і кольору, щільність якої в два рази менше щільності води. Зріджений газ не токсичний, кипить при температурі -158 ...- 163 ° C, складається на 95% з метану, а в інші 5% входять етан, пропан, бутан, азот.

• Перший - видобуток, підготовка і транспортування природного газу по газопроводу до заводу по його зрідження;
• Другий - обробка, скраплення природного газу і зберігання СПГ в терміналі.
• Третій - завантаження СПГ в танкери-газовози і морська транспортування споживачам
• Четвертий - розвантаження СПГ на приймальному терміналі, зберігання, регазифікація і поставка кінцевим споживачам

Технології скраплення газу.

Як вже говорилося вище, СПГ отримують шляхом стиснення і охолодження природного газу. При цьому газ зменшується в об'ємі майже в 600 разів. Процес цей складний, багатоступінчастий, і дуже енерговитратний - витрати на скраплення можуть становити близько 25% енергії, що міститься в кінцевому продукті. Іншими словами, потрібно спалити одну тонну СПГ, щоб отримати ще три.

У світі в різний час було використано сім різних технологій скраплення природного газу. У сфері технологій для виробництва великих обсягів СПГ, призначених на експорт, сьогодні лідирує компанія Air Products. Розроблені нею процеси AP-SMR ™, AP-C3MR ™ і AP-X ™ складають 82% всього ринку. Конкурентом даних процесів є технологія Optimized Cascade, розроблена компанією ConocoPhillips.

Разом з тим, великий потенціал розвитку мають малогабаритні установки скраплення, призначені для внутрішнього використання на промислових підприємствах. Установки подібного типу можна вже зустріти в Норвегії, Фінляндії і Росії.

Крім того, локальні установки виробництва СПГ можуть знайти широке застосування в Китаї, де сьогодні активно розвивається випуск автомобілів, що працюють на СПГ. Впровадження малогабаритних установок може дозволити Китаю масштабувати вже існуючу транспортну мережу СПГ-автомобілів.

Поряд зі стаціонарними системами, в останні роки активно розвиваються плаваючі установки скраплення природного газу. Плаваючі заводи відкривають доступ до газових родовищ, які недоступні для об'єктів інфраструктури (трубопроводів, морських терміналів і т.п.).

На сьогоднішній день найбільш амбітним проектом у цій галузі є плаваюча платформа СПГ, яка будується компанією Shell в 25 км. від західного берега Австралії (запуск платформи намічений на 2016 рік).

Пристрій заводу з виробництва СПГ

Як правило, завод зі зрідження природного газу складається з:

• установки попереднього очищення і скраплення газу;
• технологічних ліній виробництва СПГ;
• резервуарів для зберігання;
• обладнання для завантаження на танкери;
• додаткових служб для забезпечення заводу електроенергією і водою для охолодження.

З чого все почалося?

У 1912 році був побудований перший експериментальний завод, який, однак, ще не використовувався для комерційних цілей. Але вже в 1941 році в Клівленді, (США) було вперше налагоджено масштабне виробництво зрідженого природного газу.

У 1959 році була здійснена перша поставка скрапленого природного газу з США до Великобританії і Японії. У 1964 році був побудований завод в Алжирі, звідки почалися регулярні перевезення танкерами, зокрема до Франції, де почав працювати перший регазифікаційний термінал.

У 1969 році почалися довгострокові поставки з США до Японії, через два роки - з Лівії в Іспанію та Італію. У 70-і роки виробництво СПГ почалося в Брунеї та Індонезії, в 80-е на ринок СПГ виходять Малайзія і Австралія. У 1990-ті Індонезія стає одним з основних виробників і експортерів СПГ в Азіатсько-Тихоокеанському регіоні - 22 млн. Тонн на рік. У 1997 році - Катар стає одним з експортерів СПГ.

споживчі властивості

Чистий СПГ не горить, сам по собі не запалюється і не вибухає. На відкритому просторі при нормальній температурі СПГ повертається в газоподібний стан і швидко змішується з повітрям. При випаровуванні природний газ може спалахнути, якщо станеться контакт з джерелом полум'я.

Для займання необхідно мати концентрацію газу в повітрі від 5% до 15% (об'ємних). Якщо концентрація менше 5%, то газу буде недостатньо для початку загоряння, а якщо більше 15%, то в суміші буде занадто мало кисню. Для використання СПГ піддається регазифікації - випаровуванню без присутності повітря.

СПГ розглядається як пріоритетна або важлива технологія імпорту природного газу цілою низкою країн, включаючи Францію, Бельгію, Іспанію, Південну Корею і США. Найбільший споживач СПГ - це Японія, де практично 100% потреб газу покривається імпортом СПГ.

моторне паливо

Починаючи з 1990-х років з'являються різні проекти використання СПГ в якості моторного палива на водному, залізничному та навіть автомобільний транспорт, найчастіше з використанням переобладнання газодизельних двигунів.

Вже існують реально працюють приклади експлуатації морських і річкових суден на СПГ. У Росії налагоджується серійний випуск тепловоза ТЕМ19-001 працюючого на СПГ. У США і Європі з'являються проекти з перекладу вантажного автомобільного транспорту на СПГ. І навіть існує проект розробки ракетного двигуна який буде використовувати в якості палива "СПГ + рідкий кисень".

Двигуни працюють на СПГ

Однією з основних завдань, пов'язаних з розвитком ринку СПГ для транспортного сектора є збільшення числа автомобілів і судів, що використовують СПГ в якості палива. Головні технічні питання в даній області пов'язані з розробкою і вдосконаленням різних типів двигунів, що працюють на СПГ.

В даний час можна виділити три технології СПГ-двигунів, використовуваних для морських судів: 1) двигун з іскровим запалюванням на збідненої паливно повітряної суміші; 2) двохпаливний двигун з запальним дизельним паливом і робочим газом низького тиску; 3) двохпаливний двигун з запальним дизельним паливом і робочим газом високого тиску.

Двигуни з іскровим запалюванням працюють тільки на природному газі, в той час як двопаливними дизельно-газові двигуни можуть працювати на дизельному паливі, СПГ і мазуті. На сьогоднішній день можна виділити три основні виробники на даному ринку: Wärtsila, Rolls-Royce і Mitsubishi Heavy Industries.

У багатьох випадках існуючі дизельні двигуни можуть бути перетворені в двопаливними дизельно-газові двигуни. Подібне перетворення існуючих двигунів може бути економічно доцільним рішенням перекладу морських суден на СПГ.

Говорячи про розвиток двигунів для автомобільного сектора, варто відзначити американську компанію Cummins Westport, яка розробила лінійку СПГ-двигунів, призначених для важких вантажівок. В Європі, Volvo запустила виробництво нового 13-літрового двопаливного двигуна працюючого на дизельному паливі і СПГ.

До помітних інноваційним рішенням в області СПГ-двигунів можна віднести компактний двигун із займанням від стиснення (Compact Compression Ignition (CCI) Engine), розроблений компанією Motiv Engines. Даний двигун має ряд переваг, головне з яких полягає в значно більш високому значенні теплового ККД, ніж у існуючих аналогів.

За даними компанії, тепловий ККД розробленого двигуна може досягати 50%, в той час як тепловий ККД традиційних газових двигунів становить близько 27%. (Беручи за приклад американські ціни на паливо, можна прорахувати, що робота вантажівки з дизельним двигуном коштує $ 0,17 за кінську силу / год, з традиційним СПГ двигуном - $ 0,14, з CCEI-двигуном - $ 0,07).

Варто також відзначити, що як і у випадку морського транспорту, багато дизельні двигуни вантажних автомобілів можуть бути перетворені в двопаливними дизельно-СПГ двигуни.

Країни - виробники СПГ

За даними 2009 року, основні країни, що виробляють зріджений природний газ, розподілялися на ринку так:

Перше місце займав Катар (49,4 млрд м); потім йшла Малайзія (29,5 млрд м³); Індонезія (26,0 млрд м³); Австралія (24,2 млрд м³); Алжир (20,9 млрд м³). Замикав цей список Тринідад і Тобаго (19,7 млрд м³).

Основними імпортерами СПГ в 2009 році були: Японія (85,9 млрд м); Республіка Корея (34,3 млрд м³); Іспанія (27,0 млрд м³); Франція (13,1 млрд м³); США (12,8 млрд м³); Індія (12,6 млрд м³).

Росія тільки починає входження на ринок СПГ. Зараз в РФ діє тільки один СПГ-завод "Сахалін-2" (запущений в 2009 році, контрольний пакет належить Газпрому, у Shell 27,5%, японських Mitsui і Mitsubishi - 12,5% і 10% відповідно). За підсумками 2015 року виробництво склало 10,8 млн тонн, перевищивши проектну потужність на 1,2 млн тонн. Однак через падіння цін на світовому ринку доходи від експорту СПГ в доларовому обчисленні скоротилися в порівнянні з минулим роком на 13,3% до 4,5 млрд доларів.

Передумов для поліпшення ситуації на ринку газу немає: ціни на житло продовжать падати. До 2020 року в США будуть введені в експлуатацію п'ять терміналів з експорту СПГ загальною потужністю 57,8 млн т. На європейському газовому ринку почнеться цінова війна.

Другим великим гравцем на ринку російського СПГ стає компанія Новатек. Новатек-Юрхаровнефтегаз "(дочірнє підприємство Новатека) виграв аукціон на право користування Няхартінскім ділянкою в ЯНАО.

Няхартінскій ділянку потрібен компанії для розвитку проекту "Арктик СПГ" (другий проект Новатека, орієнтований на експорт зрідженого природного газу, перший - "Ямал-СПГ"): він розташований в безпосередній близькості від Юрхаровского родовища, розробку якого веде "Новатек-Юрхаровнефтегаз". Площа ділянки - близько 3 тис. Кв. кілометрів. Станом на 1 січня 2016 року його запаси оцінювалися в 8,9 млн тонн нафти і 104,2 млрд кубометрів газу.

У березні компанія почала попередні переговори з потенційними партнерами про продаж СПГ. Найбільш перспективним ринком керівництво компанії вважає Таїланд.

Транспортування зрідженого газу

Доставка зрідженого газу споживачеві - дуже складний і трудомісткий процес. Після скраплення газу на заводах, СПГ надходить в сховища. Подальша транспортування здійснюється за допомогою спеціальних судів - газовозів , Обладнаних кріоцістернамі. Можливо також використання спеціальних автомобілів. Газ з газовозів надходить в пункти регазифікації, і потім транспортується вже по трубопроводах .

Танкери - газовози.

Танкер-газовоз, або метановозами є спеціально побудоване судно для перевезення СПГ в резервуарах (танках). Крім резервуарів газу такі судна обладнані холодильними установками для охолодження СПГ.

Найбільшими виробниками судів для перевезення зрідженого природного газу є японські і корейські верфі: Mitsui, Daewoo, Hyundai, Mitsubishi, Samsung, Kawasaki. Саме на корейських верфях було створено понад дві третини газовозів в світі. Сучасні танкери серій Q-Flex і Q-Max здатні перевозити до 210-266 тис. м3 СПГ.

Перші відомості про перевезення зріджених газів морем відносяться до 1929-1931 рр., Коли компанія Shell тимчасово переобладнала танкер "Megara" в судно для перевезення зрідженого газу і побудувала в Голландії судно "Agnita" дедвейтом 4,5 тис. Тонн, призначене для одночасного перевезення нафти, скрапленого газу та сірчаної кислоти. Танкери компанії Shell називалися на честь морських раковин - ними торгував батько засновника компанії Маркуса Самюеля

Широкий розвиток морські перевезення зріджених газів отримали лише після закінчення Другої світової війни. Спочатку для перевезень використовувалися суду, переобладнані з танкерів або суховантажних суден. Накопичений досвід проектування, будівництва та експлуатації перших газовозів дозволив перейти до пошуків найбільш вигідних способів транспортування названих газів.

Сучасний типовий СПГ-танкер (метановозами) може перевозити 145-155 тис. м3 скрапленого газу, з чого може бути отримано близько 89-95 млн. м3 природного газу в результаті регазифікації. З огляду на те, що метановози відрізняються надзвичайної капіталоємністю, їх простий неприпустимий. Вони швидкохідні, швидкість морського судна, що перевозить зріджений природний газ, досягає 18-20 вузлів у порівнянні з 14 вузлами для стандартного нафтотанкерів.

Крім того, операції по наливу і розвантаження СПГ не займають багато часу (в середньому 12-18 годин). На випадок аварії СПГ-танкери мають двокорпусні структуру, спеціально призначену для недопущення витоків і розривів. Вантаж (СПГ) перевозиться при атмосферному тиску і температурі -162 ° C в спеціальних термоізольованих резервуарах усередині внутрішнього корпусу судна-газовоза.

Система зберігання вантажу складається з первинного контейнера або резервуара для зберігання рідини, шару ізоляції, вторинної оболонки, призначеної для недопущення витоків, і ще одного шару ізоляції. У разі пошкодження первинного резервуара вторинна оболонка не допустить витоку. Всі поверхні, що контактують з СПГ, виготовляються з матеріалів, стійких до надзвичайно низьких температур.

Тому в якості таких матеріалів, як правило, використовуються нержавіюча сталь, алюміній або інвар (сплав на основі заліза з вмістом нікелю 36%).

Відмінною особливістю судів-газовозів типу Moss, що становлять на сьогоднішній день 41% світового флоту метановози, є самонесучі резервуари сферичної форми, які, як правило, виготовляються з алюмінію і кріпляться до корпусу судна за допомогою манжета по лінії екватора резервуара.

На 57% танкерів-газовозів застосовуються системи трехмембранних резервуарів (система GazTransport, система Technigaz і система CS1). У мембранних конструкціях використовується набагато тонша мембрана, яка підтримується стінками корпусу. Система GazTransport включає в себе первинну і вторинну мембрани у вигляді плоских панелей з инвара, а в системі Technigaz первинна мембрана виготовлена \u200b\u200bз гофрованої нержавіючої сталі.

В системі CS1 інварні панелі з системи GazTransport, що виконують роль первинної мембрани, поєднуються з тришаровими мембранами Technigaz (листовий алюміній, поміщений між двома шарами склопластику) в якості вторинної ізоляції.

На відміну від судів для перевезення СНД (зріджений нафтовий газ), газовози НЕ обладнуються палубної установкою для скраплення, а їхні двигуни працюють на газі з киплячого шару. З урахуванням того, що частина вантажу (зріджений природний газ) доповнює мазут в якості палива, СПГ-танкери прибувають в порт призначення не з такою ж кількістю СПГ, яке було завантажено на них на заводі зі зрідження.

Гранично допустиме значення показника випаровування в киплячому шарі становить близько 0,15% від обсягу вантажу на добу. Як рушійні установки на метановозами застосовуються в основному парові турбіни. Незважаючи на низьку паливну ефективність, парові турбіни можуть легко пристосовуватися до роботи на газі з киплячого шару.

Ще одна унікальна особливість танкерів-газовозів полягає в тому, що в них, як правило, залишається невелика частина вантажу для охолодження резервуарів до необхідної температури до навантаження.

Наступне покоління СПГ-танкерів характеризується новими особливостями. Незважаючи на більш високу вантажомісткість (200-250 тис. М3), суду мають таку ж осадку - на сьогоднішній день для судна вантажомісткістю в 140 тис. М3 типова осаду в 12 метрів на увазі обмежень, які застосовуються в Суецькому каналі і на більшості СПГ-терміналів.

Однак їх корпус буде більш широким і довгим. Потужність парових турбін не дозволить таким більшим судам розвивати достатню швидкість, тому на них буде застосовуватися двохпаливний газомазутний дизельний двигун, розроблений в 1980-і роки. Крім того, багато суден-газовози, на яких сьогодні розміщені замовлення, будуть оснащуватися судновий регазифікаційної установкою.

Випаровування газу на метановозами такого типу буде контролюватися таким же чином, як і на судах для перевезення зрідженого нафтового газу (СНД), що дозволить уникати втрат вантажу в рейсі.

Ринок морських перевезень скрапленого газу

Перевезення ЗПГ є його морське транспортування від заводів зі скраплення газу до регазифікаційних терміналів. Станом на листопад 2007 року в світі налічувалося 247 СПГ-танкерів вантажомісткістю понад 30,8 млн. М3. Бум торгівлі СПГ забезпечив повну зайнятість всіх судів на даному етапі в порівнянні з серединою 1980-х років, коли простоювало 22 судна.

Крім того, до кінця десятиліття повинні бути введені в експлуатацію близько 100 суден. Середній вік світового флоту для перевезення СПГ становить близько семи років. Вік 110 судів дорівнює чотирьом і менше років, а вік 35 судів коливається від п'яти до дев'яти років.

Порядку 70 танкерів експлуатуються 20 і більше років. Однак попереду у них залишається все ще тривалий термін корисної служби, оскільки термін експлуатації СПГ танкерів складає, як правило, 40 років з огляду на їх коррозіостойкіх характеристик. У їх числі є до 23 танкерів (невеликі старі суду, що обслуговують середземноморську торгівлю СПГ), які підлягають заміні або істотної модернізації в наступні три роки.

З нині експлуатованих 247 танкерів понад 120 обслуговують Японію, Південну Корею і Китайський Тайпей, 80 - Європу, а решта суду - Північну Америку. В останні кілька років спостерігався феноменальний ріст числа судів, які обслуговують торговельні операції в Європі і Північній Америці, в той час як для Далекого Сходу було характерно лише його незначне збільшення зважаючи стагнації попиту в Японії.

Регазифікація зрідженого природного газу

Після доставки природного газу в пункт призначення, відбувається процес його регазифікації, тобто перетворення з рідкого стану знову в газоподібний.

Танкер доставляє СПГ на спеціальні регазифікаційні термінали, які складаються з причалу, зливний естакади, резервуарів для зберігання, випарної системи, установок обробки газів випаровування з резервуарів і вузла обліку.

Після прибуття на термінал СПГ перекачується з танкерів в резервуари для його зберігання в зрідженому вигляді, потім у міру необхідності СПГ перекладається в газоподібний стан. Перетворення в газ відбувається в системі випаровування за допомогою нагрівання.

За потужністю СПГ терміналів, як і за обсягом імпорту СПГ, лідирує Японія - 246 млрд кубометрів на рік за даними 2010 року. На другому місці - США, більш 180 млрд кубометрів на рік (дані 2010 року).

Таким чином, головним завданням у розвитку прийомних терміналів насамперед є будівництво нових одиниць в різних країнах. На сьогоднішній день 62% приймальні потужності доводиться на Японію, США і Південну Корею. Разом з Великобританією та Іспанією, приймальня потужність перших 5 країн становить 74%. Решта 26% розподілені між 23 країнами. Отже, будівництво нових терміналів відкриє нові і збільшить існуючі ринки для СПГ.

Перспективи розвитку ринків СПГ у світі

Чому галузь скрапленого газу розвивається в світі все зростаючими темпами? По-перше, в деяких географічних регіонах, наприклад в Азії, транспортування газу танкерами більш вигідна. При відстані більш ніж 2500 кілометрів, скраплений газ вже може конкурувати за ціною з трубопровідним. У порівнянні з трубопроводами, СПГ має також переваги модульного нарощування поставок, а також знімає в ряді випадків проблеми перетину кордонів.

Однак, є і підводні камені. Індустрія СПГ займає свою нішу у віддалених регіонах, які не мають власних запасів газу. Більшість обсягів СПГ контракт ще на стадії проектування і виробництва. В галузі домінує система довгострокових контрактів (від 20 до 25 років), що вимагає розвиненої і складної координації учасників виробництва, експортерів, імпортерів і перевізників. Все це розглядається деякими аналітиками, як потенційний бар'єр на шляху зростання торгівлі зрідженим газом.

В цілому ж, для того, щоб скраплений газ став більш доступним джерелом енергії, вартість поставок СПГ повинна успішно конкурувати за ціною з альтернативними джерелами палива. На сьогоднішній день ситуація складається протилежним чином, що не скасовує розвитку цього ринку в майбутньому.

продовження:

• Частина 3: Дискові поворотні затвори для кріогенних температур

При підготовці матеріалу були використані дані з сайтів:

• lngas.ru/transportation-lng/istoriya-razvitiya-gazovozov.html
• lngas.ru/transportation-lng/morskie-perevozki-spg.html
• innodigest.com/сжиженный-природный-газ-спг-как-альте/?lang\u003dru
• expert.ru/ural/2016/16/novyij-uchastok-dlya-spg/

Під цим терміном розуміють весь спектр зріджених вуглеводневих газів різного походження (етан, пропан, бутан і їх похідні - етилен, пропілен і т. д.) і їх суміші. Але найчастіше під ЗВГ розуміють суміш скраплених пропану і бутанов, яка застосовується в якості побутового палива і. Останнім часом стали частіше вживатися назви і скорочення СПБФ ( зріджена пропан-бутанова фракція), СПБТ ( зріджені пропан-бутан технічні), ЗВГ ( скраплений вуглецевий газ), СНД ( зріджений нафтовий газ).

Фізичні властивості ЗВГ визначаються фізичними властивостями його основних компонент. Його можна зберігати в зрідженому вигляді при відносно невеликих тисках до 1,5 МПа в широкому діапазоні температур, що дозволяє транспортувати ЗВГ в цистернах або балонах. До складу ЗВГ в залежності від специфікації також можуть входити изобутан і етан. При обсяг ЗВГ становить приблизно 1/310 обсягу газу при стандартних умовах.

Фізичні властивості пропану і n-бутану, що визначають спосіб їх транспортування в зрідженому вигляді в цистернах, представлені в таблиці.

ЗВГ використовується як побутове паливо (опалення, приготування їжі), а також застосовується в якості екологічно чистого моторного палива, зокрема, для громадського транспорту у великих містах. Зріджений газ є сировиною для виробництва олефінів (етилен, пропілен), ароматичних вуглеводнів (бензол, толуол, ксилол, циклогексан), алкилата (добавка, яка підвищує октанове число бензину), синтетичних моторних палив. У зимовий час бутан додається в бензин для підвищення ДПР (тиску парів за Рейдом). У США ЗВГ після і розведення азотом і / або повітрям (для приведення питомої калорійності до показників мережевого газу) використовується в якості додаткового джерела газу для згладжування пікових навантажень на газорозподільні мережі.

В якості сировини для отримання ЗВГ використовуються природний газ і нафта і нафтові попутні гази. Технологія виробництва зрідженого газу залежить від галузевого виробництва: нефтегазопереработка і нафтохімія. У галузях нафтопереробки скраплений вуглецевий газ є фактично додатковим продуктом при виробництві бензину. При газопереробці скраплений газ виступає головним продуктом для кінцевої реалізації або подальшої переробки.

У зв'язку з виснаженням родовищ сеноманського «Сухого газу» в розробку передаються поклади неоком-юрських горизонтів, які характеризуються підвищеним вмістом вуглеводневих газів ряду С 2+ ( «Жирний і конденсаційний газ»). У нафтохімії під жирністю розуміють середнє число атомів вуглецю на молекулу газу (для метану жирність дорівнює 1, для етану - 2, і т.д.). З точки ж зору підготовки газу до транспортування трубопровідним транспортом, під жирністю розуміється надмірне наявність в газі вуглеводнів ряду З 3+, що приводить до їх конденсації в газопроводі в процесі транспортування. Жирність газу підвищує його цінність як сировина для нафтохімії.

Вироблений в Росії зріджений вуглеводневий газ використовується переважно в трьох напрямках: 1) ЗВГ як сировину в нафтохімії; 2) в комунально-побутовому секторі; 3) експорт.

, керівник напряму «газопереробки»

За матеріалами конференція «Ринок ЗВГ в Росії: Нові рубежі розвитку»

Сировиною для виробництва зріджених вуглеводневих газів (ЗВГ) є вуглеводневий газ і вартість виробництва в більшій мірі залежить від обсягу і якості цього газу. Все інше навіть обсяг основного продукту - вдруге.

Завод на 100 млн. М3 / рік попутного нафтового газу (ПНГ) коштує 25 - 30 млн. Доларів «під ключ»; кріогенний завод на 0,5 млрд. м3 / рік природного газу (газу з газоконденсатного родовища) 30 - 40 млн. доларів «під ключ». Звичайна «паперова» окупність таких інвестицій - 3 - 5 років. Відхилення термінів «реальної» окупності бувають дуже серйозними.

Однак, якщо б ми не були впевнені в тому, що хороший проект можна зробити завжди, то і не роздумували б на цю тему. Як ми прийшли до цієї теми, в принципі?

Зацікавитися темою виробництва пропан-бутану можна двома шляхами: маючи професійну діяльність, Пов'язану з торгівлею ЗВГ або з боку технології, тобто маючи інтерес, зав'язаний на конструюванні, виробництві і постачаннях газопереробного обладнання. Наш випадок другої.

Утилізація ПНГ

В середині 2000-х з боку урядів різних країн (І Росія - не виняток) пішов на серйозний тиск на екологічну тему «утилізацію ПНГ». Власники ПНГ - це компанії, спочатку інвестують в розвідку і видобуток нафти, до газу їм діла немає, і стимуляція газопереробного бізнесу висловилася в ультимативну вимогу «утилізації 95% обсягу всього ПНГ, що видобувається підприємством». Вимога була підкріплена програмами штрафів і санкцій для тих, хто ніяк не вирішиться витратити гроші на щось нове.

Цікавий факт: Необхідність досягнення 95% утилізації ПНГ диктується Постановою Уряду РФ від 8 листопада 2012 р N 1148 "Про особливості обчислення плати за викиди забруднюючих речовин, що утворюються при спалюванні на факельних установках і (або) розсіюванні попутного нафтового газу".

Ця постанова стосується тільки надрокористувачів, тобто ПНГ, переданий на сторонню переробку вважається повністю утилізувати ... незалежно від того, що з газом робить газопереработчік.

зі скрипом нафтові компанії стали шукати способи «утилізації газу». Відсутність професіоналів газопереработчіков в складі компаній, і повна неготовність існуючих інжинірингових компаній, що працюють на Газпром або іншого газового монополіста - Казмунайгаз в Казахстані, єдина національна компанія в Туркменістані, сімейні консорціуми в Узбекистані та ін., Дозволила зайнятися розробкою рішень і поставками обладнання для ПНГ зовсім новим людям, які ніколи раніше не мали досвіду роботи з нафтовиками. Перші 10 років формувався ринок «замовників і клієнтів» і вартості перших впроваджених проектів були в основному астрономічними.

Приклад, проекти Лукойл-Оверсіз в Казахстані, де вартості виробництв «Тургай Петролеум» та «Каракудукмуная» перевищили зазначені вище значення в 1,5-2 рази.

З іншого сторону, невеликі компанії змушені були утилізувати ПНГ і, не особливо багаті компанії, побудували виробництва за розумними цінами. Усередині проектів було багато нерозумного (і неефективність в технології, і обрана кошик продуктів, і невиправдано роздутий штат співробітників і т.д і т.п.), але роботу для формування нової хвилі інженерних компаній, що спеціалізуються на газопереробці, вони дали.

виробництво ЗВГ

Нам самі вдалося довести до кінця три проекти: два міні-ГПЗ з виробництвом ЗВГ (близько 50 тис. Тонн продукту на рік кожен):

• Установка комплексної підготовки попутного нафтового газу "Кен-Сари "

Крім того, реалізований досить унікальний проект з отриманням етану, де виробництво етану в Республіці Татарстан вдалося підняти на майже 40%.

У цих роботах нам довелося виконувати ключову роль і перевищення вище зазначених бюджетів було незначним. Цей факт надихає і дозволяє сподіватися, що за 10 років ми непогано навчилися.

Зараз хвиля «утилізації ПНГ» пішла на спад, але загальний інтерес до газу залишився. База розширилася. У підсумку, зараз на ринку багато потенційних проектів з виробництва СВГ: на основі ПНГ, на основі газоконденсатних родовищ, на основі газів нафтопереробки. Технології дуже близькі, зі своїми нюансами звичайно, але принципової різниці в виробництвах немає. Який би початковий газ не виступав сировиною.

склад газу

Все просто. З точки зору фізики немає ПНГ, немає природного газу, немає газів нафтопереробки і ін. Є вуглеводневий газ з певним тиском, вмістом цільових компонент і домішок. Зазвичай параметри сировинних газів такі:

Буває і екзотика 89% азоту в ПНГ Башкирії і Приуралля, низькі тиску природного газу на виснажених родовищах, аномально «худий» газ сеномана, високосірчисті гази Баяндінского і Астраханського родовища. З такими незвичайними газами життя інженера веселіше, а інвестиції не завжди привабливі ... Але, в «середньому по лікарні» гази такі, як вони вказані в таблиці.

Виробництво ЗВГ за кордоном

Найбільше СУГов в світі проводитися в Північній Америці (США і Канаді). Видобуток газу в цьому регіоні завжди була одного порядку з видобутком газу в Росії, але Сугано вироблялося і проводиться в рази більше. Типова для американця схема виробництва ЗВГ представлена \u200b\u200bна малюнку.

Газопереробки на цьому ринку займаються, в основному, спеціалізовані компанії, які утворюють цілу підгалузь «midstream». Midstream-компанії, займаються збором і переробкою газу, що поставляється різними видобувними компаніями. Основним продуктом їх виробництв є ЗВГ, який в залежності від контракту на переробку або залишається у власності переробника або передається власнику газу з утриманням частини продукції (прибутку від її реалізації) в якості плати за послуги газопереработчіка.

Кількість таких компаній в Північній Америці колосально. існують навіть окремі форми власності - MLP (Master Limited Partners), які заточені під цей рід діяльності, створюючи можливість швидко залучати інвестиції, створювати і оперувати газопереработческой компанією, окупатися, виходити з бізнесу і шукати нову можливість для проекту.

У 2000-х роках кількість midstream-компаній в США коливалося в діапазоні 150 - 250 компаній, скорочуючись під час кризи і різко наростаючи в міру розвитку «сланцевого буму». Без сумніву, в Канаді кількість таких компаній також велике.

Для порівняння, в Росії, в результаті «утилізації ПНГ» утворилося лише дві компанії, що спеціалізуються на газопереробці - це БлюЛайн, який побудував два заводи в ХМАО і Глоботек, який спробував реалізувати проект в Томській області. Другі не вижили.

На цьому все. Всі інші газопереробні потужності знаходяться в структурі надрокористувачів або, як Сибур, нафтохіміків. Хоча, саме Сибур можна розглядати як повноцінний аналог ТОП-10 американських midstream-компаній.

У підсумку, за статистикою Міненерго, в 2014 р в РФ перероблено тільки 11.4% газу.

До 2020-м (а то і 2030-м) ця цифра подвоїться за рахунок введення Амурського ГПЗ. А між тим, якщо не ускладнювати процес, то в Росії побудувати і ввести в дію звичайне виробництво пропан-бутану можна за 16-18 місяців. З нуля, з моменту прийняття інвестиційного рішення.

1. Про пропан-бутану

Велика перевага пропан-бутанових сумішей - їх близькість за основними характеристиками до традиційних моторних видів палива. Саме ця якість дозволила їм зайняти міцні позиції на ринку.

Вуглеводні, що входять до складу попутного нафтового газу, при нормальних умовах перебувають в газоподібному стані, але при збільшенні зовнішнього тиску змінюють свій агрегатний стан і перетворюються в рідину. Це властивість дозволяє домогтися високої енергетичної щільності та зберігати зріджений вуглеводневий газ (ЗВГ) в порівняно простих по конструкції резервуарах.

виробництво ЗВГ
Основними компонентами скрапленого вуглеводневого газу є пропан С 3 Н 8 і бутан З 4 Н 10. Головним чином промислове виробництво скрапленого газу здійснюється з таких джерел:

• попутні нафтові гази;
• конденсатні фракції природного газу;
• гази процесів стабілізації нафти і конденсату;
• нефтезаводского гази, одержувані з установок переробки нафти.

Таблиця 1. Фізико-хімічні показники скрапленого вуглеводневого газу по ГОСТ 27578-87

Компонентний склад скрапленого газу регламентується технічними нормами ГОСТ 27578-87 «Гази вуглеводневі зріджені для автомобільного транспорту. Технічні умови »і ГОСТ 20448-90« Гази вуглеводневі зріджені паливні для комунально-побутового споживання. Технічні умови" . Перший стандарт визначає склад скрапленого газу, що використовується в автомобільному транспорті. На сайті компанії Техносоюз фарбувальні камери представлені в широкому асортименті, а так само різне обладнання для автосервісу. Взимку пропонується застосовувати зріджений газ марки ПА (пропан автомобільний), що містить 85 ± 10% пропану, влітку - ПБА (пропан-бутан автомобільний), що містить 50 ± 10% пропану, бутан і не більше 6% ненасичених вуглеводнів.

ГОСТ 20448-90 має більш широкі допуски на вміст компонентів, в тому числі шкідливих з точки зору воздейст-вия на газову апаратуру (наприклад, сірку та її сполуки, ненасичені вуглеводні і т.д.). За цим технічним умовам газове паливо надходить двох марок: суміш пропан-бутанова зимова (СПБТЗ) і суміш пропан-бутанова річна (СПБТЛ).
Марка газу ПБА допускається до застосування у всіх кліматичних районах при температурі навколишнього повітря не нижче -20 ° С. Марка ПА використовується в зимовий період в тих кліматичних районах, де температура повітря опускається нижче -20 ° С (рекомендований інтервал - -25 ...- 20 ° С). У весняний період часу для повного вироблення запасів зрідженого газу марки ПА допускається його застосування при температурі до 10 ° С.

Тиск в балоні
У закритому резервуарі ЗВГ утворює двофазну систему. Тиск в балоні залежить від тиску насичених парів (тиску парів в замкнутому просторі в присутності рідкої фази) і характеризує випаровуваність скрапленого газу, яка, в свою чергу, залежить від температури рідкої фази і процентного співвідношення пропану і бутану в ній. Испаряемость пропану вище, ніж бутану, тому і тиск при негативних температурах у нього вище.

Досвід багаторічної практичес-кою експлуатації показує:

• при низьких температурах навколишнього повітря ефективніше використовувати ЗВГ з підвищеним вмістом пропану, так як при цьому забезпечується надійне випаровування газу, а отже, і стабільна подача продукту;
• при високих позитивних температурах навколишнього повітря ефективніше використовувати ЗВГ з пониженим вмістом пропану, інакше в резервуарі і трубопроводах створюватиметься значний надмірний тиск, що може негативно вплинути на герметичність газової системи.

Крім пропану і бутану, до складу ЗВГ входить незначна кількість метану, етану та інших вуглеводнів, які можуть змінювати властивості суміші. Так, етан має підвищений, в порівнянні з пропаном, тиском насичених парів, що може справити негативний вплив при позитивних температурах.

Зміна обсягу рідкої фази при нагріванні
Пропан-бутанова суміш володіє великим коефіцієнтом об'ємного розширення рідкої фази, який для пропану складає 0,003, а для бутану - 0,002 на 1 ° С підвищення температури газу. Для порівняння: коефіцієнт об'ємного розширення пропану в 15 разів, а бутану - в 10 разів, більше, ніж у води. Технічними нормативами і регламентами встановлюється, що cтепень заповнення резервуарів і балонів залежить від марки газу і різниці його температур під час заповнення і при подальшому зберіганні. Для резервуарів, різниця температур яких не перевищує 40 ° С, ступінь заповнення приймається рівною 85%, при більшій різниці температур ступінь заповнення повинна знижуватися. Балони заповнюються за масою відповідно до вказівок «Правил будови і безпечної експлуатації посудин, що працюють під тиском». Максимальна допустима температура нагріву балона не повинна перевищувати 45 ° С, при цьому пружність парів бутану досягає 0,385 МПа, а пропану - 1,4-1,5 МПа. Балони повинні охоронятися від нагрівання сонячними променями або іншими джерелами тепла.

Зміна обсягу газу при випаровуванні
При випаровуванні 1 л зрідженого газу утворюється близько 250 л газоподібного. Таким чином, навіть незначний витік ЗВГ може бути дуже небезпечною, так як обсяг газу при випаровуванні збільшується в 250 разів. Щільність газової фази в 1,5-2,0 рази більше щільності повітря. Цим пояснюється той факт, що при витоках газ з працею розсіюється в повітрі, особливо в закритому приміщенні. Пари його можуть накопичуватися в природних і штучних поглибленнях, утворюючи вибухонебезпечну суміш.

Таблиця 2. Фізико-хімічні властивості складових скрапленого газу та бензину.

показник	пропан	Бутан (нормальний)	бензин
Молекулярна маса	44,10	58,12	114,20
Щільність рідкої фази при нормальних умовах, кг / м 3	510	580	720
Щільність газової фази, кг / м 3:
при нормальних умовах	2,019	2,703	-
при температурі 15 ° С	1,900	2,550	-
Питома теплота випаровування, кДж / кг	484,5	395,0	397,5
Теплота згоряння нижча:
в рідкому стані, МДж / л	65,6	26,4	62,7
в газоподібному стані, МДж / кг	45,9	45,4	48,7
в газоподібному стані, МДж / м 3	85,6	111,6	213,2
Октанове число	120	93	72-98
Межі займистості в суміші з повітрям при нормальних умовах,%	2,1-9,5	1,5-8,5	1,0-6,0
Температура самозаймання, ° С	466	405	255-370
Теоретично необхідну для згоряння 1 м 3 газу кількість повітря, м3	23,80	30,94	14,70
Коефіцієнт об'ємного розширення рідкої фракції,% на 1 ° С	0,003	0,002	-
Температура кипіння при тиску 1 бар, ° С	-42,1	-0,5	+98 ... 104 (50% -я точка)

2. Основні характеристики горючих газів

Природні гази. Горючі природні гази - результат біохімічного та термічного розкладання органічних залишків. Найчастіше родовища природного газу зосереджені в пористих осадових породах (піски, пісковики, галечники), подстеленную або покритих щільними (наприклад, глинистими), породами. У багатьох випадках «підошвою» для них служать нафту і вода.

У сухих родовищах газ знаходиться переважно у вигляді чистого метану з дуже малою кількістю етану, пропану і бутанов. У газоконденсатних, крім метану, в значній частці містяться етан, пропан, бутан і інших більш важкі вуглеводні, аж до бензинових і гасових фракцій. В попутних нафтових газах знаходяться легкі і важкі вуглеводні, розчинені в нафті.

Вимоги, що пред'являються до природних паливним газам для комунально-побутового призначення, показані в табл. 3.1.
Згідно з вимогами ГОСТ 5542-87, горючі властивості природних газів характеризуються числом Воббе, яке представляє собою відношення теплоти згорання (нижчої або вищої) до кореню квадратному з відносною (по повітрю) щільності газу:

W o \u003d Q н / V d (3.1)

Межі коливання числа Воббе вельми широкі, тому для кожної газорозподільної системи (за погодженням між постачальником газу і споживачем) потрібно встановити номінальне значення числа Воббе з відхиленням від нього не більше ± 5%, щоб врахувати неоднорідність і мінливість складу природних газів.

З цих причин при перекладі теплових установок з одного газу на інший необхідно звертати увагу на близькість не тільки значень чисел Воббе обох газів, які забезпечують сталість теплової потужності всіх пальників, але і всіх їх фізико-хімічних характеристик. Підрахунок чисел Воббе здійснюється згідно з ГОСТ 22667-82 (табл. 3.2), в якому наведені всі необхідні для цього дані (вища і нижча теплота згоряння газів і їх відносна щільність) з урахуванням коефіцієнта стисливості Z різних газів і парів.

Зріджені вуглеводневі гази. До зрідженим вуглеводневим газам відносять такі, які при нормальних фізичних умовах перебувають в газоподібному стані, а при відносно невеликому підвищенні тиску (без зниження температури) переходить до ліквідність. Це -Дозволяє перевозити і зберігати зріджені вуглеводні як рідини, а газоподібні регулювати і спалювати як природні гази.

Основні газоподібні вуглеводні, що входять до складу зріджених газів, характеризуються високою теплотою згоряння, низькими межами займистості, високою щільністю (значно перевершує щільність повітря), високим об'ємним коефіцієнтом розширення рідини (значно більшим, ніж у бензину і гасу), що обумовлює необхідність заповнювати балони і резервуари не більше ніж на 85-90% їх геометричного обсягу, значною пружністю насичених парів, зростає з ростом температури, і малою щільністю рідини щодо води.

Хімічний склад зріджених вуглеводневих газів різний і залежить від джерел їх отримання. Зріджені гази з попутних неф-тяних і газоконденсатних родовищ складаються з граничних (насичених) вуглеводнів - алканів, які мають спільну хімічну формулу С n Н 2n + 2. Основними компонентами цих вуглеводнів є пропан і бутан.

Неприпустимо наявність в зрідженому газі в значних кількостях етану і метану (вони різко збільшують пружність насичених парів), пентана і його ізомерів (оскільки це тягне за собою різке зниження пружності насичених парів і підвищення точки роси).

Зріджені гази, одержувані на підприємствах в процесі переробки нафти, крім алканів містять ненасичені (ненасичені) вуглеводні - алкени, що мають загальну хімічну формулу С n Н 2n (починаючи з n \u003d 2). Основними компонентами цих газів, крім пропану і бутану, є пропілен і бутилен. Наявність в зрідженому газі в значних кількостях етилену неприпустимо, так як веде до підвищення пружності насичених парів.
Властивості зріджених газів для побутових цілей регламентує ГОСТ Р 52087-2003 «Гази вуглеводневі зріджені паливні» (табл. 3.3 і 3.4).

Таблиця 3. Теплота згоряння і відносна щільність компонентів сухого природного газу (н.у.) (ГОСТ 22667-82).

компонент	Теплота згоряння, мДж / м3		Відносна щільність d
	вища	нижча
Метан СН4	39,82	35,88	0,555
Етан З 2 Н 6	70,31	64,36	1,048
Пропан З 3 Н 8	101,21	93,18	1,554
н-Бутан З 4 Н 10	133,80	123,57	2,090
Ізобутан З 4 Н 10	132,96	122,78	2,081
Пентан З 5 Н 12	169,27	156,63	2,671
Бензол З 6 Н 6	162,62	155,67	2,967
Толуол З 7 Н 8	176,26	168,18	3,180
Водень Н 2	12,75	10,79	0,070
Оксид вуглецю СО	12,64	12,64	0,967
Сірководень Н 2 S	25,35	23,37	1,188
Діоксид вуглецю СО2	-	-	1,529
Азот N 2	-	-	0,967
Кисень О2	-	-	1,050
гелій He	-	-	0,138

Таблиця 4. Області застосування різних марок зріджених газів в різних регіонах (ГОСТ Р 52087-2003).

система газопостачання	Застосовуваний скраплений газ для мікрокліматичного району по ГОСТ 16350
	помірна зона		холодна зона
	літній період	зимовий період	літній період	зимовий період
газобалонна
з зовнішньої установкою балонів	ПБТ. П5А	ПВ. ПА	ПБТ. ПБА	ПТ, ПА
з внутрішньо установкою балонів	ПБТ. ПБА
портативні балони	БТ
групові установки
без випарників	ПБТ, ПБА	ПТ, ПА	ПТ, ПА, ПБТ, ПБА	ПТ, ПА
з випарниками	ПБТ. ПБА. БТ	ПВ. ПА. ПБТ, ПБА, БТ	ПВ. ПА. ПБТ, ПБА	ПВ. ПА. ПБТ, ПБА

Примітки:

1. Для всіх кліматичних районів, за винятком холодного і дуже холодного: літній період - з 1 квітня по 1 жовтня, зимовий період - з 1 жовтня по 1 квітня.
2. Для холодних районів: літній період - з 1 червня по 1 жовтня; зимовий периол - з 1 жовтня по 1 червня. 4. Для дуже холодних районів: літній період - з 1 червня по 1 вересня, зимовий період - з 1 вересня по 1 червня.

Таблиця 5. Фізико-хімічні та експлуатаційні показники зріджених газів (ГОСТ Р 52087-2003).

показник	Норма для марки					Метод, випробування
	ПТ	ПА	ПБА	ПБТ	БТ
Масова частка компонентів,%:
сума метану, етану і етилену	не нормується					За ГОСТ 10679
сума пропану і пропілену, не менше	75	-	-	не нормується
в тому числі пропану	-	85 ± 10	50 ± 10	-	-
сума бутанов і бутиленов:	не нормується			-	-
не більше	-	-	-	60	-
не менше	-	-	-	-	60
сума ненасичених вуглеводнів, не більше	-	6	6	-	-
Об'ємна частка рідкого залишку при 20 ° С,%, не більше	0,7	0,7	1,6	1,6	1,8	за 8.2
Тиск насичених парів, надмірне, МПа, при температурі:
+ 45 ° С, не більше	1,6					За ГОСТ Р 50994 або ГОСТ 28656
-20 ° С, не менше	0,16	-	0,07	-	-
-30 ° С, не менше	-	0,07	-	-	-
Масова частка сірководню і меркаптанової сірки,%, не більше	0,013	0,010	0,010	0,013	0,013
в тому числі сірководню, не більше	0,003					За ГОСТ 229S5 або ГОСТ Р 50802
Зміст вільної води і лугу	відсутність					за 8.2
Інтенсивність запаху, бали, не менше	3					За ГОСТ 22387.5 або 8.3

Примітки:

1. Допускається не визначати інтенсивність запаху при масовій частці меркаптанової сірки в зріджених газах марок ПТ, ПБТ і БТ 0,002% і більше, а марок ПА і ПБА - 0,001% і більше. При масовій частці меркаптанової сірки менш зазначених значень або інтенсивності запаху менше 3 балів зріджені гази повинні бути одоруватися в установленому порядку.
2. При температурах -20 ° С і -30 ° С тиск насичених парів зріджених газів визначають тільки в зимовий період.
3. При застосуванні зріджених газів марок ПТ і ПБТ як паливо для автомобільного транспорту масова частка суми ненасичених вуглеводнів НЕ должка перевищувати 6%, а тиск насичених парів повинно бути не менше 0,07 МПа для марок ПТ і ПБТ при температурах -30 ° С і - 20 ° С відповідно.

3. Види горючих газів, їх основні властивості і склад

Газопостачання житлових будинків значно покращує умови побуту населення міст і населених пунктів. Застосування газу в міському господарстві, промисловості та енергетиці створює сприятливі умови для поліпшення технологічних процесів виробництва, дозволяє застосовувати прогресивну і економічно ефективну технологію, підвищує технічний і культурний рівень виробничих, комунальних і енергетичних установок, Дозволяє підвищити економічну ефективність роботи виробництва в цілому.

Для газопостачання житлових будинків, комунальних і промислових підприємств використовують природні, штучні і змішані гази. Базою для широкого розвитку газової промисловості є значні запаси природного газу. За запасами природного газу наша країна посідає перше місце в світі. Видобуток природного газу в країні невпинно зростає, що пояснюється його високими економічними показниками, особливо завдяки його низькій собівартості.

Якщо порівняти природний газ з іншими видами палива, то його собівартість в три рази нижче собівартості торфу і мазуту, в 15 - 20 разів нижче собівартості вугілля підземної виробки. Тільки в найбільш віддалених від родовищ районах собівартість газу вище собівартості мазуту.

Застосування газу в побуті та промисловості в порівнянні з твердим паливом в 4 - 5 разів ефективніше. Газ згорає без утворення диму, в якому багато продуктів неповного згоряння твердого і рідкого палива, тому заміна газом інших видів палива сприяє очищенню повітряного басейну населених пунктів.

Гази як паливо з успіхом застосовують для приготування їжі, в системах гарячого водопостачання для підігріву води, в системах опалення будівель, в технологічних процесах промислових підприємств.

Як паливо використовують гази природних нафтових і газових родовищ, їх повітряні суміші, а також зріджені вуглеводневі гази, що відповідають вимогам ГОСТ 5542-87 для природного газу і ГОСТ 20448-90 для зріджених вуглеводневих газів (в подальшому - ЗВГ).

газоподібне паливо являє собою суміш горючих і негорючих газів, що містить деяку кількість домішок. До пальним газам ставляться вуглеводні, водень і окис вуглеводів. Негорючі компоненти - це азот, двоокис вуглецю і кисень. Вони складають баласт газоподібного палива. До домішок відносяться водяні пари, сірководень, пил. Від шкідливих домішок газоподібне паливо очищають. Відповідно до вимог ГОСТ допускається на 100 м3 газу домішок не більше: 2 г сірководню або аміаку; 5 г ціаністих з'єднань; 10 г нафталіну, смоли, пилу та інших речовин не більше 0,1%.

Газоподібне паливо має велике народногосподарське значення.

Відхилення теплоти згорання від номінального значення не повинно бути більше ± 5%. Для газопостачання застосовують вологі і сухі гази. Зміст вологи не повинно перевищувати кількості, що насичує газ при t \u003d - 20 ° С (взимку) і 35 ° С (влітку). Влагосодержание насиченого газу в залежності від його температури приведено в табл. 1.

Таблиця 1. Залежність вмісту вологи насиченого газу від температури.

Якщо газ транспортують на великі відстані, то його попередньо осушують. Більшість штучних газів має різкий запах, що полегшує виявити витоку газу з трубопроводів та арматури. Природний газ зовсім не має запаху. До подачі в мережу його одоріруют (змішують зі спеціальними речовинами), тобто надають йому різкий неприємний запах, який повинен відчуватися при концентрації в повітрі, що дорівнює 1%.

Запах токсичних газів повинен відчуватися при концентрації, допустимої санітарними нормами. Зріджений газ, використовуваний комунально-побутовими споживачами, по ГОСТ 20448-90 не повинен містити сірководню понад 5 г на 100 м 3 газу, а його запах повинен відчуватися при вмісті в повітрі 0,5%.

Концентрація кисню в газоподібному паливі не повинна перевищувати 1%. При використанні для газопостачання суміші зрідженого газу з повітрям концентрація газу в суміші становить не менше подвоєного верхньої межі займистості.
Величина витрати газу на потреби споживачів цілком залежить від його теплоти згорання ( теплотворної здатності), І чим вона менша, тим більше витрачається газу.

Фізичні характеристики та теплота згоряння деяких газів наведені в табл. 1 і 2. Використовуючи дані цих таблиць, можна розрахувати теплоту згоряння, щільність та інші характеристики газоподібного палива. Температура займання природних і штучні газів становить 640 - 700 ° С. Природні гази видобувають з газових або нафтових родовищ, А штучних отримують при термічній переробці рідкого або твердого палива без доступу повітря.

Для централізованого постачання населених пунктів і виробничих об'єктів широко застосовують природні гази. Якщо немає природних газів або газоповітряних сумішей, то застосовують зріджені вуглеводневі гази.

До зрідженим вуглеводневим газів відносяться такі вуглеводні, які в нормальних умовах перебувають в газоподібному стані, а при невеликому підвищенні тиску переходять в рідкий стан. Зріджені гази зберігають в балонах і металевих резервуарах. Температура займання зріджених пропану і бутану складає відповідно 510 і 490 ° С.

Зріджені гази в порівнянні з природними мають в 2 - 3 рази більшою теплотою згоряння і швидкістю займання. Пропан С3Н8 і бутан С4Н10 витягують з природного нафтового газу або отримують штучно як побічний продукт при термічній переробці нафти на газобензинових заводах. Надмірний тиск насичених парів скрапленого газу зазвичай становить не менше 0,16 МПа.

Великомасштабне виробництво зрідженого природного газу

Перетворення природного газу в рідкий стан здійснюється в кілька етапів. Спочатку видаляються всі домішки - перш за все, двоокис вуглецю, а іноді і мінімальні залишки сполук сірки. Потім витягується вода, яка в іншому випадку може перетворитися в крижані кристали і закупорити установку скраплення.

Як правило, останнім часом для комплексної очистки газу від вологи, вуглекислого газу і важких вуглеводнів використовують адсорбційний спосіб глибокого очищення газу на молекулярних ситах.

Наступний етап - видалення більшості важких вуглеводнів, після чого залишаються головним чином метан і етан. Потім газ поступово охолоджується, зазвичай за допомогою двоциклову процесу охолодження в серії теплообмінників (випарників холодильних машин). Очищення і фракціонування реалізуються, як і основна частка охолодження, під високим тиском. Холод виробляється одним або декількома холодильними циклами, що дозволяють знизити температуру до -160 ° С. Тоді він і стає рідиною при атмосферному тиску.

скраплений природний газ виробництво

Малюнок 1.Процесс скраплення природного газу (отримання СПГ)

Зріджування природного газу можливе лише при охолодженні його нижче критичної температури. Інакше газ не зможе бути перетворений в рідину навіть при дуже високому тиску. Для зрідження природного газу при температурі, яка дорівнює критичної (Т \u003d Т кр), тиск його повинно бути рівним або більше критичного, т. Е. Р\u003e РКТ. При зріджуванні природного газу під тиском нижче критичного (Р< Ркт) температура газа также должна быть ниже критической.

Для зрідження природного газу можуть бути використані як принципи внутрішнього охолодження, коли природний газ сам виступає в ролі робочого тіла, так і принципи зовнішнього охолодження, коли для охолодження і конденсації природного газу використовуються допоміжні криогенні гази з більш низькою температурою кипіння (наприклад кисень, азот, гелій). В останньому випадку теплообмін між природним газом і допоміжним криогенним газом відбувається через теплообмінну поверхню.

при промисловому виробництві СПГ найбільш ефективними є цикли скраплення з використанням зовнішньої холодильної установки (принципи зовнішнього охолодження), що працює на вуглеводнях або азоті, при цьому скраплюється майже весь природний газ. Широке поширення отримали цикли на сумішах холодоагентів, де частіше за інших використовується однопотоковий каскадний цикл, у якого питома витрата енергії становить 0,55-0,6 кВт "год / кг СПГ.

В установках скраплення невеликої продуктивності в якості холодильного агента використовується зріджують природний газ, в цьому випадку застосовують більш прості цикли: з дроселюванням, детандером, вихровий трубою і ін. В таких установках коефіцієнт зрідження становить 5-20%, а природний газ необхідно попередньо стискати в компресорі.

Скраплення природного газу на основі внутрішнього охолодження може досягатися такими способами:

* Ізоентальпійним розширенням стисненого газу (ентальпія i \u003d const), т. Е. Дросселированием (використання ефекту Джоуля-Томсона); при дроселюванні потік газу не виробляє будь-якої роботи;

* Ізоентропійним розширенням стисненого газу (ентропія S-const) з віддачею зовнішньої роботи; при цьому отримують додаткову кількість холоду, крім обумовленого ефектом Джоуля-Томсона, так як робота розширення газу відбувається за рахунок його внутрішньої енергії.

Як правило, ізоентальпійное розширення стисненого газу використовується тільки в апаратах скраплення малої і середньої продуктивності, в яких можна знехтувати деякими перевитратою енергії. Ізоентропійним розширення стисненого газу використовується в апаратах великої продуктивності (в промислових масштабах).

Скраплення природного газу на основі зовнішнього охолодження може досягатися такими способами:

* Використанням кріогенераторов Стірлінга, Вюлемье-Таконіса і т.д; робочими тілами даних кріогенераторов є, як правило, гелій і водень, що дозволяє при здійсненні замкнутого термодинамічної циклу досягати температури на стінці теплообмінника нижче температури кипіння природного газу;

* Використанням кріогенних рідин з температурою кипіння нижче, ніж у природного газу, наприклад рідкого азоту, кисню і т. Д .;

* Використанням каскадного циклу за допомогою різних холодильних агентів (пропану, аміаку, метану і т. Д.); при каскадному циклі газ легко піддається зрідження шляхом компримування, при випаровуванні створює холод, необхідний для зниження температури іншого трудносжіжаемого газу.

Після зрідження СПГ поміщається в спеціально ізольовані резервуари зберігання, а потім завантажується в танкери-газовози для транспортування. За цей час транспортування невелика частина СПГ незмінно «випаровується» і може використовуватися в якості палива для двигунів танкера. Після досягнення терміналу споживача скраплений газ розвантажується і поміщається в резервуари зберігання.

Перш ніж пустити СПГ в вживання, його знову приводять в газоподібний стан на станції регазифікації. Після регазифікації природний газ використовується так само, як і газ, що транспортується по газопроводах.

Приймальний термінал СПГ - менш складна споруда, ніж завод скраплення, і складається головним чином з пункту прийому, зливний естакади, резервуарів зберігання, установок обробки газів випаровування з резервуарів і вузла обліку.

Технологія скраплення газу, його транспортування і зберігання вже цілком освоєна в світі. Тому виробництво СПГ - досить стрімко розвивається галузь в світовій енергетиці.

Маломасштабної виробництво зрідженого природного газу

Сучасні технології дозволяють вирішити проблему автономного енергопостачання невеликих промислових, соціальних підприємств і населених пунктів шляхом створення енергетичних об'єктів на базі міні-енергетики з використанням СПГ.

Автономні об'єкти міні-енергетики із застосуванням скрапленого природного газу не тільки допоможуть ліквідувати проблему енергозабезпечення віддалених регіонів, а й є альтернативою для припинення залежності споживачів від великих постачальників електричної і теплової енергії. На даний момент маломасштабної виробництво СПГ є привабливою сферою для інвестицій в об'єкти енергетики з порівняно коротким терміном окупності капітальних вкладень.

Існує технологія скраплення природного газу з використанням енергії перепаду тиску газу на ГРС з впровадженням детандер-компресорних агрегатів, реалізована на ГРС "Микільська" (Ленінградська область). Розрахункова продуктивність установки по СПГ дорівнює 30 тоннам на добу.

Установка скраплення природного газу складається з блоку теплообмінників виморажівателей, системи охолодження компримованого газу, блоку скраплення, двоступеневого турбодетандер-компресорного агрегату, автоматизованої системи контролю та управління роботою установки (АСКУ), арматури, в тому числі керованої, і КВП.

Малюнок 2. Схема установки скраплення ПГ

Принцип роботи установки полягає в наступному (рис.2).

Природний газ з витратою 8000 м3 / год і тиском 3,3 МПа надходить на турбокомпресори К1 і К2, що працюють на одному валу з Турбодетандери Д1 і Д2.

В установці зі зрідження природного газу в зв'язку з досить високою чистотою природного газу (вміст СО2 не більше 400 ррm) передбачається тільки осушення газу, яку з метою зниження вартості обладнання передбачено проводити способом виморожування вологи.

У 2-х ступеневу турбокомпресорі тиск газу підвищується до 4,5 МПа, потім стиснений газ послідовно охолоджується в теплообмінниках Т3-2 і Т3-1 і надходить в виморажіватель, що складається з 3-х теплообмінників Т11-1, Т11-2 і Т11- 3 (або Т12-1, Т12-2 і Т12-3), де за рахунок використання холоду зворотного потоку газу з теплообмінника Т2-1 відбувається виморожування вологи. Очищений газ після фільтра Ф1-2 розбивається на два потоки.

Один потік (більшу частину) направляють в виморажіватель для рекуперації холоду, а на виході з виморажівателя через фільтр подають послідовно на Турбодетандери Д1 і Д2, а після них направляють в зворотний потік на виході з сепаратора С2-1.

Другий потік направляють в теплообмінник Т2-1, де після охолодження дросселирующие через дросель ДР в сепаратор С2-1, в якому виробляють відділення рідкої фази від його парів. Рідку фазу (зріджений природний газ) направляють в накопичувач і споживачеві, а парову фазу подають послідовно в теплообмінник Т2-1, виморажіватель Т11 або Т12 і теплообмінник Т3-2, а після нього в магістраль низького тиску, розташовану після газорозподільної станції, де тиск стає рівним 0,28-0,6 МПа.

Через певний час працює виморажіватель Т11 переводять на відігрівання і продування газом низького тиску з магістралі, а на робочий режим переводять виморажіватель Т12. 28 січня 2009 року, А.П. Іньков, Б.А. Ськородумов і ін. Neftegaz.RU

У нашій країні є значна кількість ГРС, де редуціруеми газ марно втрачає свій тиск, а в окремих випадках в зимовий період припадає підводити ще енергію для підігріву газу перед його дроселюванням.

У той же час, використовуючи практично безкоштовну енергію перепаду тиску газу, можна отримати суспільно корисний, зручний і екологічно безпечний енергоносій - зріджений природний газ, за \u200b\u200bдопомогою якого можна газифікувати промислові, соціальні об'єкти та населені пункти, що не мають трубопровідного газопостачання.