Технологии добычи нефти и газа, а также их транспортировки постоянно совершенствуются. И одним из ярчайших примеров этого является сжиженный природный газ (СПГ), а именно технология крупнотоннажного сжижения газа и транспортировки СПГ морским транспортом на удаленные расстояния. СПГ - настоящая революция на газовом рынке, меняющая образ современной энергетики, доказательство того, что сырьевая промышленность способна генерировать современные высокотехнологические решения. СПГ открывает для «голубого» топлива новые рынки, вовлекает все большее количество стран в газовый бизнес, способствуя решению головоломки глобальной энергетической безопасности. Термин «газовая пауза», означающий активное потребление газа и возможное превращение его в топливо номер один, становится не пустым звуком.
Технологиям промышленного производства сжиженного природного газа не так много времени. Первый экспортный завод по сжижению газа был введен в эксплуатацию в 1964 г. Но с тех пор процесс постоянно совершенствовался, и сегодня, например, уже готовятся проекты первых в мире мобильных плавучих заводов по сжижению газа, расположенных на крупнотоннажных судах.
Сжиженный природный газ по цепочке тянет за собой сразу несколько промышленных отраслей. Это судостроение, транспортное машиностроение и химия. Сжиженный природный газ формирует даже эстетику современного высокоиндустриального общества. В этом может убедиться каждый, кто видел завод по сжижению газа.
Россия, обладая крупнейшими в мире газовыми запасами, долгое время была вне бизнеса по сжижению газа и торговле СПГ. Но этот неприятный пробел восполнен. В 2009 г. был введен в эксплуатацию первый завод по сжижению газа на Сахалине - проект «Сахалин-2». Очень важно, что именно в России реализуются передовые технологии в области сжижения газа. Например, сахалинский завод основан на современной технологии сжижения с двойным смешанным реагентом, разработанной специально для этого проекта. Поскольку производство СПГ ведется при сверхнизких температурах, из климатических условий можно извлекать выгоду, удешевляя производство СПГ и повышая эффективность производственного процесса.
С другой стороны, у России нет иного выбора, чем СПГ. В мире развиваются интеграционные процессы, СПГ конкурентов приходит уже на традиционные экспортные рынки российского газа, то есть в Европу, вытесняя Газпром, а Катар и Австралия наращивают позиции в Азиатско-Тихоокеанском регионе, ставя под удар планы России по экспорту на эти рынки.
Старые месторождения-гиганты находятся в стадии падающей добычи, из нового фонда остались «звезды» в виде Бованенковского и Харасавэйского месторождений. Далее стране необходимо выходить на шельф и осваивать новые технологии. А так уж сложилось, что СПГ-заводы считаются основой монетизации запасов газа именно таких месторождений - близких к побережью, но удаленных от потребителя.
Российское словосочетание «сжиженный природный газ» соответствует английскому Liquified Natural Gas (LNG). При этом важно отличать СПГ от группы сжиженных углеводородных газов (СУГ), куда входят сжиженный пропан-бутан (СПБ) или сжиженный нефтяной газ (СНГ). Но отличить их друг от друга и разобраться в «семье» сжиженных углеводородных газов просто. Собственно, основное отличие заключается в том, какой же газ является сжиженным. Если речь идет о сжижении природного газа, который, прежде всего, состоит из метана, то тогда и используется термин сжиженный природный газ - или сокращено СПГ. Метан - самый простой углеводород, он содержит один атом углерода и имеет химическую формулу СН4 . В случае пропан-бутановой смеси речь идет о сжиженном пропан-бутане. Как правило, его извлекают из попутного нефтяного газа (ПНГ) или при перегонке нефти как самую легкую фракцию. Используются СУГ, прежде всего, как сырье в нефтехимии для получения пластмасс, как энергоресурс для газификации населенных пунктов или на автотранспорте.
СПГ не является отдельным продуктом, хотя и существуют возможности использования СПГ в прямом виде. Это практически тот же метан, который поставляется по трубопроводам. Но это принципиально иной способ доставки природного газа до потребителя. В сжиженном виде метан можно перевозить по морю на большие расстояния, что способствует созданию глобального рынка газа, позволяя производителю газа диверсифицировать сбыт, а покупателю - расширить географию закупок газа. Производитель СПГ имеет большую свободу в географии поставок. Ведь создать инфраструктуру для морских перевозок на большие расстояния более выгодно, чем тянуть газопровод на тысячи километров. Не случайно СПГ еще называют «гибкой трубой», показывая его главное преимущество перед традиционным способом доставки газа: обычный трубопровод предельно жестко связывает месторождения с конкретным регионом потребления.
После доставки в пункт назначения СПГ снова обращается в газообразное состояние - на установке регазификации его температуру доводят до температуры окружающей среды, после чего газ становится пригоден для транспортировки по обычным трубопроводным сетям.
СПГ представляет собой прозрачную, бесцветную, нетоксичную жидкость, образующуюся при температуре -160С. После доставки в пункт назначения СПГ снова обращается в газообразное состояние: на установке регазификации его температуру доводят до температуры окружающей среды, после чего газ становится пригоден для транспортировки по обычным трубопроводным сетям.
Главное преимущество сжиженного газа перед его трубопроводным аналогом состоит в том, что при хранении и транспортировке он занимает объем в 618–620 раз меньше, что ощутимо сокращает затраты. Ведь природный газ по сравнению с нефтью имеет меньшую термическую плотность, и поэтому для транспортировки объемов газа и нефти с одинаковой теплотворной способностью (то есть количеством тепла, выделяемом при сгорании топлива) в первом случае требуется большие объемы. Отсюда и возникла идея сжижения газа, чтобы обеспечить ему выигрыш в объеме.
СПГ возможно хранить при атмосферном давлении, его температура кипения составляет -163ºС, он не токсичен, не имеет запаха и цвета. Сжиженный природный газ не оказывает коррозионного воздействия на конструктивные материалы. Высокие экологические свойства СПГ объясняются отсутствием в сжиженном газе серы. При наличии серы в природном газе она удаляется перед процедурой сжижения. Интересно, что начало эпохи сжиженного газа в Японии как раз связано с тем, что японские компании решили использовать СПГ как топливо в целях снижения загрязнения воздуха.
Производимый на современных заводах СПГ в основном состоит из метана – порядка 95 %, а остальные 5% приходятся на этан, пропан, бутан и азот. В зависимости от предприятия-производителя мольное содержание метана может варьироваться от 87 (алжирские заводы) до 99,5 % (завод Кенаи, штат Аляска). Низшая теплота сгорания составляет 33 494 кДж/куб м или же 50 116 кДж/кг. Для производства СПГ сперва происходит очистка природного газа от воды, диоксида серы, оксида углерода и других компонентов. Ведь они замерзнут при низких температурах, что приведет к поломке дорогостоящего оборудования.
Из всех углеводородных источников энергии сжиженный газ наиболее чистый - так, при его использовании для производства электричества выбросы в атмосферу С02 вдвое меньше, чем при использовании угля. Кроме того, в продуктах сгорания СПГ содержится меньше окиси углерода и окиси азота, чем у природного газа – это происходит из-за лучшей очистки при сжигании. Также в сжиженном газе отсутствует сера, что также является важнейшим позитивным фактором при оценке экологических свойств СПГ.
Полная цепочка производства и потребления СПГ включает следующие этапы
добыча газа;
транспортировка его до завода по сжижению;
процедура сжижения газа, перевода его из газообразного состояние в жидкое;закачка в емкости хранения на танкеры и дальнейшая транспортировка;
регазификация на береговых терминалах, то есть превращение СПГ в газообразное состояние;
доставка до потребителя и его использование.
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к технологии переработки сжиженных углеводородных газов (СУГ) в смесь ароматических углеводородов (ароматический концентрат) путем ее интеграции в объекты нефтяного или газоконденсатного месторождения. Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности переработки СУГ в процессе промысловой подготовки попутных нефтяных газов (ПНГ) и «сырого газа». Способ переработки углеводородных газов нефтяных и газоконденсатных месторождений включает промысловую подготовку попутного нефтяного газа (ПНГ) или «сырого газа» с получением товарного осушенного газа и газового конденсата, подачу конденсата на стадию стабилизации с выделением из упомянутого газового конденсата сжиженных углеводородных газов (СУГ), а также дополнительно очистку СУГ, реакционное превращение СУГ в смесь ароматических углеводородов на стадии платформинга, разделение продуктов реакции платформинга на водород, углеводородный газ и жидкие продукты реакции, после чего подают углеводородный газ в поток ПНГ или «сырого газа», поступающего на промысловую подготовку, а из жидких продуктов реакции выделяют ароматические углеводороды, по меньшей мере часть которых подают в магистральный нефтепровод в составе товарной нефти. Описана установка для осуществления способа. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.
Рисунки к патенту РФ 2435827
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к технологии переработки сжиженных углеводородных газов (СУГ) в смесь ароматических углеводородов (ароматический концентрат) путем ее интеграции в объекты нефтяного или газоконденсатного месторождения.
В среднесрочной перспективе добыча природного газа будет сопровождаться увеличением доли добываемого газового конденсата. В первую очередь это связано с переходом к разработке более глубоких валанжинских и ачимовских горизонтов, содержащих преимущественно газ, насыщенный конденсатом.
Первый этап переработки газового конденсата - его стабилизация сопровождается получением сжиженных углеводородных газов (СУГ), выход которых в среднем составляет около 30 мас.%, от первоначального объема газового конденсата. Таким образом, рост добываемых объемов газового конденсата приведет к увеличению производства СУГ.
При этом значительные проблемы возникнут у производителей СУГ, производственные мощности которых расположены в районах Крайнего Севера, с неразвитой транспортной инфраструктурой. В данном случае потребуется строительство трубопроводов, складов и перевалочных комплексов для транспортировки СУГ. Сооружение подобных трубопроводов и комплексов потребует огромных прямых капитальных вложений и косвенных расходов, связанных с реализацией мероприятий по защите окружающей среды, предотвращению и минимизации возможного воздействия на экосистему. Если к этому добавить транспортные расходы на найм танкеров ледового класса либо на оплату услуг железной дороги, то говорить о какой-либо окупаемости проекта просто не приходится. В таком случае наиболее предпочтительным оказывается вариант переработки СУГ непосредственно на промысле.
Известен способ промысловой подготовки газоконденсатного флюида и деэтанизации конденсата, включающий газ со входной и низкотемпературной ступенью сепарации, фазовое разделение конденсата входной и низкотемпературной ступеней сепарации, дегазацию конденсата и деэтанизацию конденсата в отпарной ректификационной колонне. Весь конденсат входной ступени сепарации после предварительной дегазации и подогрева в рекуперативном теплообменнике подают в среднюю часть отпарной ректификационной колонны в качестве питания, конденсат низкотемпературной ступени сепарации разделяют на два потока. Первый подают в верхнюю часть отпарной ректификационной колонны в качестве орошения, второй - в дегазатор. Установка для реализации способа содержит входную ступень сепарации, рекуперативный газовый теплообменник, эжектор, низкотемпературную ступень сепарации, трехфазный разделитель конденсата входной ступени сепарации, трехфазный разделитель конденсата низкотемпературной ступени сепарации, дегазатор, рекуперативный теплообменник, отпарную ректификационную колонну для деэтанизации конденсата, компрессор газа деэтанизации, аппарат воздушного охлаждения и рекуперативный газожидкостной теплообменник (RU 2243815 С1, опубликовано 10.01.2005). Полученный деэтанизированный конденсат (СУГ) отводят с установки в качестве товарного продукта для последующей переработки. Известные способ и установка не предусматривают переработку СУГ непосредственно на промысле.
Задачей изобретения является создание способа и установки для совместной переработки СУГ и промысловой подготовки продукции нефтяных или газоконденсатных месторождений с получением продуктов, транспортируемых совместно с товарной нефтью и товарным газом.
Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности переработки СУГ в процессе промысловой подготовки попутных нефтяных газов (ПНГ) и «сырого» газа.
Технический результат достигается способом переработки углеводородных газов нефтяных и газоконденсатных месторождений, включающим промысловую подготовку попутного нефтяного газа (ПНГ) или «сырого газа» с получением товарного осушенного газа и газового конденсата, подачу конденсата на стадию стабилизации с выделением из упомянутого газового конденсата сжиженных углеводородных газов (СУГ), а также дополнительно очистку СУГ, реакционное превращение СУГ в смесь ароматических углеводородов на стадии платформинга, разделение продуктов реакции платформинга на водород, углеводородный газ и жидкие продукты реакции, после чего подают углеводородный газ в поток ПНГ или «сырого газа», поступающего на промысловую подготовку, а из жидких продуктов реакции выделяют ароматические углеводороды, по меньшей мере часть которых подают в магистральный нефтепровод в составе товарной нефти.
Выделение из жидких продуктов реакции ароматических углеводородов может быть осуществлено путем разделения жидких продуктов реакции на непрореагировавшие СУГ, которые подают на вход стадии платформинга, и смесь ароматических углеводородов, по меньшей мере часть которой подают в магистральный нефтепровод в составе товарной нефти.
Также выделение из жидких продуктов реакции ароматических углеводородов может быть осуществлено путем подачи жидких продуктов реакции на вход стадии стабилизации для отделения непрореагировавших СУГ, а выходящую из него смесь С 5+ и ароматических углеводородов, по меньшей мере часть которой подают в магистральный нефтепровод в составе товарной нефти.
Для достижения технического результата после разделения продуктов реакции водород целесообразно подать на стадию платформинга.
Кроме того, целесообразно на стадии стабилизации использовать блок колонны стабилизации газового конденсата установки промысловой подготовки ПНГ или «сырого газа».
Кроме того, очистку СУГ осуществляют путем экстракционной отмывки и последующей адсорбционной осушки, а образующийся газ деэтанизации подают в поток ПНГ или «сырого газа», поступающего на промысловую подготовку.
Технический результат также достигается тем, что установка для переработки углеводородных газов нефтяных и газоконденсатных месторождений содержит трубопровод подачи попутного нефтяного газа (ПНГ) или «сырого» газа и связанные с ним и между собой системой трубопроводов аппараты установки промысловой подготовки ПНГ и «сырого» газа компрессорную станцию, а именно установку низкотемпературной сепарации, блок адсорбционной очистки, выход которого соединен с трубопроводом отвода товарного осушенного газа, блок колонны стабилизации газового конденсата и установку очистки сжиженных углеводородных газов (СУГ), а также соединенный с выходом СУГ установки очистки реакторный блок платформинга и соединенный с выходом реакторного блока блок разделения продуктов реакции, выход жидких продуктов которого соединен со входом блока колонны стабилизации, а выход углеводородного газа которого соединен с трубопроводом подачи ПНГ или «сырого» газа, а второй выход блока колонны стабилизации соединен с трубопроводом отвода смеси углеводородов С 5+ и ароматических углеводородов в магистральный нефтепровод.
Возможно выполнение блока разделения с возможностью разделения жидких продуктов реакции на непрореагировавшие СУГ и смесь ароматических углеводородов, при этом его указанный выход жидких продуктов, соединенный с входом блока колонны стабилизации, является выходом непрореагировавших СУГ, а его выход смеси ароматических углеводородов соединен с трубопроводом отвода смеси углеводородов С 5+ и ароматических углеводородов в магистральный нефтепровод.
Выход водорода блока разделения соединен с входом реакторного блока платформинга.
Для достижения технического результата одним из самых предпочтительных процессов является платформинг, который позволяет за один проход получить:
Концентрат ароматических углеводородов (бензол, толуол и ксилолы) - выход 60 мас.%, направляемый в товарную нефть или газовый конденсат;
Легкие газы (метан и этан) - выход 33 мас.%, которые можно направить в сеть магистральных газопроводов.
Изобретение позволяет создать комплексную безотходную промысловую подготовку и переработку продукции газоконденсатных залежей.
Принципиальная схема предложенной установки представлена на фиг.1.
Установка для переработки углеводородных газов нефтяных и газоконденсатных месторождений содержит трубопровод подачи попутного нефтяного газа (ПНГ) или «сырого» газа и связанные с ним и между собой системой трубопроводов аппараты установки промысловой подготовки ПНГ и «сырого» газа, а именно дожимную компрессорную станцию 1, установку 2 низкотемпературной сепарации (УНТС), блок 3 адсорбционной очистки, выход которого соединен с трубопроводом отвода товарного осушенного газа, блок 4 колонны стабилизации газового конденсата и установку 5 очистки сжиженных углеводородных газов (СУГ).
С выходом СУГ установки 5 очистки соединен реакторный блок 6 платформинга, с выходом которого соединен блок 7 разделения продуктов реакции, выход углеводородного газа которого соединен с трубопроводом подачи ПНГ или «сырого» газа.
Выход жидких продуктов реакции блока 7 разделения соединен со входом в блок 4 колонны стабилизации, второй выход которого соединен с трубопроводом отвода смеси углеводородов С 5+ и ароматических углеводородов в магистральный нефтепровод, а выход водорода блока 7 разделения соединен с входом реакторного блока 6 платформинга.
Возможен другой вариант соединения выходов блока 7 разделения, не показанный на схеме. Блок 7 может осуществлять функцию разделения жидких продуктов реакции на непрореагировавшие СУГ и смесь ароматических водородов. Тогда выход СУГ блока 7 соединен с входом блока 4 колонны стабилизации, выход смеси ароматических углеводородов - с трубопроводом отвода ароматических углеводородов в магистральный нефтепровод. При этом выход углеводородов С 5+ блока 4 колонны стабилизации также соединен с трубопроводом отвода в магистральный нефтепровод.
Установка 5 очистки сжиженных углеводородных газов включает блок экстракционной отмывки и адсорбционной осушки.
Блок 7 разделения продуктов реакции платформинга состоит из нескольких сепараторов и мембранной установки.
Способ переработки углеводородных газов нефтяных и газоконденсатных месторождений осуществляется следующим образом.
ПНГ или «сырой» газ дожимается на компрессорной станции 1 и направляется на УНТС 2, где из него выделяется осушенный газ, состоящий в основном из метана.
Конденсат с УНТС 2 поступает в блок 4 колонны стабилизации, где разделяется на СУГ (пропан-бутановая фракция) и фракцию С 5 и выше. СУГ вначале подаются на установку 5 очистки, включающую блок экстракционной отмывки и адсорбционной осушки, с целью удаления вредных для катализатора примесей (вода, метанол, соли), а затем направляются в реакторный блок 6 платформинга с непрерывной регенерацией катализатора. Газы деэтанизации отводятся на прием дожимной компрессорной станции 1 и далее на УНТС 2, где из них выделяется товарный осушенный газ, конденсат направляется в блок 4 колонны стабилизации. Продукты реакции из реакторного блока 6 подаются в блок 7 разделения (блок сепараторов и мембранную установку), где делятся на углеводородный газ, водород (возвращается в реакторный блок 6) и жидкие продукты.
Жидкие продукты реакции - смесь ароматических углеводородов с остатками не прореагировавших СУГ - смешиваются с конденсатом УНТС 2 и подаются в блок 4 колонны стабилизации, где пропан-бутановая фракция выделяется из смеси ароматических углеводородов и фракции C 5 и выше, а затем в качестве сырья направляется в реакторный блок 6 платформинга. Смесь ароматических углеводородов и фракции С 5 и выше может быть частично использована как компонент автомобильного бензина, но в основном направляется в состав товарной нефти.
Также возможен вариант, когда в блоке 7 жидкие продукты реакции разделяются на непрореагировавшие СУГ, которые подаются на вход реакторного блока 6 платформинга, и смесь ароматических углеводородов, по меньшей мере часть которой подаются в магистральный нефтепровод в составе товарной нефти.
Попадая в состав товарной нефти, смесь ароматических углеводородов не оказывает негативного влияния на ее качественные характеристики. Соотношение потоков товарной нефти и смеси ароматических углеводородов ничтожно мало (в среднем 100:1), чтобы говорить о каком-либо заметном влиянии, хотя и оно оказывается положительным:
Во-первых - высокая вязкость довольно часто становится причиной проблем, связанных со сдачей товарной нефти в сеть трубопроводов. Добавление смеси ароматических углеводородов позволит снизить вязкость товарной нефти.
Во-вторых - при фракционировании нефти на нефте-перерабатывающих заводах ароматические углеводороды (бензол, толуол и ксилолы) попадают в основном в состав тяжелой нафты, которая, как правило, направляется на каталитический риформинг, в основе которого лежат те же процессы ароматизации.
Следует отметить, что технологии платформинга СУГ известны и отработаны. В 1990 году в г.Грейнджмауте (Шотландия) в опытно-промышленную эксплуатацию была запущена (в настоящее время демонтирована) установка получения ароматического концентрата из пропан-бутановой фракции производительностью 400 тыс. тонн в год. В настоящее время в промышленной эксплуатации находится одна подобная установка. Эта установка производительностью 800 тыс. тон в год. входит в состав нефтехимического комплекса компании «САБИК», расположенной в г.Ямбу, Саудовская Аравия. Разработчиком технологии этих установок и патентообладателем является компания UOP.
Отсутствие широкого промышленного применения установок платформинга СУГ в составе нефтехимических комплексов объясняется тем, что в качестве товарного продукта получается смесь ароматических углеводородов, реализация которой в качестве товарной продукции не представляется возможным ввиду ее низкой стоимости. Получить приемлемую стоимость продуктов платформинга возможно только путем их разделения на индивидуальные углеводороды, что является многоступенчатым и очень дорогостоящим процессом, делающим экономические показатели платформинга значительно хуже, чем у других конкурирующих процессов. В случае нефтяных и газоконденсатных промыслов, вопрос о переработке СУГ не рассматривался вообще.
Предложенное изобретение позволяет эффективно применить технологию платформинга СУГ, встроив ее в процесс промысловой подготовки продукции нефтяных и газоконденсатных месторождений.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ переработки углеводородных газов нефтяных и газоконденсатных месторождений, включающий промысловую подготовку попутного нефтяного газа (ПНГ) или «сырого газа» с получением товарного осушенного газа и газового конденсата, подачу конденсата на стадию стабилизации с выделением из упомянутого газового конденсата сжиженных углеводородных газов (СУГ), очистку СУГ, реакционное превращение СУГ в смесь ароматических углеводородов на стадии платформинга, разделение продуктов реакции платформинга на водород, углеводородный газ и жидкие продукты реакции, после чего подают углеводородный газ в поток ПНГ или «сырого газа», поступающего на промысловую подготовку, а из жидких продуктов реакции выделяют ароматические углеводороды, по меньшей мере часть которых подают в магистральный нефтепровод в составе товарной нефти.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выделение из жидких продуктов реакции ароматических углеводородов осуществляют путем разделения жидких продуктов реакции на непрореагировавшие СУГ, которые подают на вход стадии платформинга, и смесь ароматических углеводородов, по меньшей мере часть которой подают в магистральный нефтепровод в составе товарной нефти.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выделение из жидких продуктов реакции ароматических углеводородов осуществляют путем подачи жидких продуктов реакции на вход стадии стабилизации для отделения непрореагировавших СУГ, а выходящую из него смесь С 5+ и ароматических углеводородов, по меньшей мере часть которой подают в магистральный нефтепровод в составе товарной нефти.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после разделения продуктов реакции водород подают на стадию платформинга.
5. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что на стадии стабилизации используют блок колонны стабилизации газового конденсата установки промысловой подготовки ПНГ или «сырого газа».
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку СУГ осуществляют путем экстракционной отмывки и последующей адсорбционной осушки, а образующийся газ деэтанизации подают в поток ПНГ или «сырого газа», поступающего на промысловую подготовку.
7. Установка для переработки углеводородных газов нефтяных и газоконденсатных месторождений, содержащая трубопровод подачи попутного нефтяного газа (ПНГ) или «сырого» газа и связанные с ним и между собой системой трубопроводов аппараты установки промысловой подготовки ПНГ и «сырого» газа компрессорную станцию, а именно установку низкотемпературной сепарации, блок адсорбционной очистки, выход которого соединен с трубопроводом отвода товарного осушенного газа, блок колонны стабилизации газового конденсата и установку очистки сжиженных углеводородных газов (СУГ), а также соединенный с выходом СУГ установки очистки реакторный блок платформинга и соединенный с выходом реакторного блока блок разделения продуктов реакции, выход жидких продуктов которого соединен со входом блока колонны стабилизации, а выход углеводородного газа которого соединен с трубопроводом подачи ПНГ или «сырого» газа, а второй выход блока колонны стабилизации соединен с трубопроводом отвода смеси углеводородов С 5+ и ароматических углеводородов в магистральный нефтепровод.
8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что блок разделения выполнен с возможностью разделения жидких продуктов реакции на непрореагировавшие СУГ и смесь ароматических углеводородов, при этом его указанный выход жидких продуктов, соединенный с входом блока колонны стабилизации, является выходом непрореагировавших СУГ, а его выход смеси ароматических углеводородов соединен с трубопроводом отвода смеси углеводородов С 5+ и ароматических углеводородов в магистральный нефтепровод.
9. Установка по п.7, отличающаяся тем, что выход водорода блока разделения соединен с входом реакторного блока платформинга.
Отрасль СПГ является очень перспективной развивающейся отраслью для арматуростроителей всего мира, но поскольку арматура для СПГ должна отвечать самым строгим требованиям - являет собой высший уровень инженерных задач.
Что называют сжиженным природным газом?
Сжиженный природный газ, или СПГ, представляет собой обычный природный газ, приведенный в жидкое состояния методом охлаждения его до −160 °C. В таком состоянии он представляет собой жидкость без запаха и цвета, плотность которой в два раза меньше плотности воды. Сжиженный газ не токсичен, кипит при температуре −158...−163 °C, состоит на 95 % из метана, а в остальные 5 % входят этан, пропан, бутан, азот.
- Первый - добыча, подготовка и транспортировка природного газа по газопроводу к заводу по его сжижению;
- Второй - обработка, сжижение природного газа и хранение СПГ в терминале.
- Третий - загрузка СПГ в танкеры-газовозы и морская транспортировка потребителям
- Четвертый - разгрузка СПГ на приемном терминале, хранение, регазификация и поставка конечным потребителям
Технологии сжижения газа.
Как уже говорилось выше, СПГ получают путем сжатия и охлаждения природного газа. При этом газ уменьшается в объеме почти в 600 раз. Процесс этот сложный, многоступенчатый, и очень энергозатратный - расходы на сжижение могут составлять около 25% энергии, содержащейся в конечном продукте. Иными словами, нужно сжечь одну тонну СПГ, чтобы получить еще три.
В мире в разное время было использовано семь различных технологий сжижения природного газа. В сфере технологий для производства больших объёмов СПГ, предназначенных на экспорт, сегодня лидирует компания Air Products. Разработанные ею процессы AP-SMR™,AP-C3MR™ и AP-X™ составляют 82% всего рынка. Конкурентом данных процессов является технология Optimized Cascade, разработанная компанией ConocoPhillips.
Вместе с тем, большим потенциалом развития обладают малогабаритные установки сжижения, предназначенные для внутреннего использования на промышленных предприятиях. Установки подобного типа можно уже встретить в Норвегии, Финляндии и России.
Кроме того, локальные установки производства СПГ могут найти широкое применение в Китае, где сегодня активно развивается выпуск автомобилей, работающих на СПГ. Внедрение малогабаритных установок может позволить Китаю масштабировать уже существующую транспортную сеть СПГ-автомобилей.
Наряду со стационарными системами, в последние годы активно развиваются плавающие установки сжижения природного газа. Плавающие заводы открывают доступ к газовым месторождениям, которые недоступны для объектов инфраструктуры (трубопроводов , морских терминалов и т.п.).
На сегодняшний день наиболее амбициозным проектом в данной области является плавающая платформа СПГ , которая строится компанией Shell в 25 км. от западного берега Австралии (запуск платформы намечен на 2016 год).
Устройство завода по производству СПГ
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.
С чего все началось?
В 1912 году был построен первый экспериментальный завод, который, однако, еще не использовался для коммерческих целей. Но уже в 1941 году в Кливленде, (США) было впервые налажено масштабное производство сжиженного природного газа.
В 1959 году была осуществлена первая поставка сжиженного природного газа из США в Великобританию и Японию. В 1964 году был построен завод в Алжире, откуда начались регулярные перевозки танкерами , в частности во Францию, где начал работать первый регазификационный терминал.
В 1969 году начались долгосрочные поставки из США в Японию, через два года - из Ливии в Испанию и Италию. В 70-е годы производство СПГ началось в Брунее и Индонезии, в 80-е на рынок СПГ выходят Малайзия и Австралия. В 1990-е Индонезия становится одним из основных производителей и экспортеров СПГ в Азиатско-Тихоокеанском регионе - 22 млн. тонн в год. В 1997 году - Катар становится одним из экспортеров СПГ.
Потребительские свойства
Чистый СПГ не горит, сам по себе не воспламеняется и не взрывается. На открытом пространстве при нормальной температуре СПГ возвращается в газообразное состояние и быстро смешивается с воздухом. При испарении природный газ может воспламениться, если произойдет контакт с источником пламени.
Для воспламенения необходимо иметь концентрацию газа в воздухе от 5 % до 15 % (объемных). Если концентрация менее 5 %, то газа будет недостаточно для начала возгорания, а если более 15 %, то в смеси будет слишком мало кислорода. Для использования СПГ подвергается регазификации - испарению без присутствия воздуха.
СПГ рассматривается как приоритетная или важная технология импорта природного газа целым рядом стран, включая Францию, Бельгию, Испанию, Южную Корею и США. Самый крупный потребитель СПГ - это Япония, где практически 100 % потребностей газа покрывается импортом СПГ.
Моторное топливо
Начиная с 1990-х годов появляются различные проекты использования СПГ в качестве моторного топлива на водном, железнодорожном и даже автомобильном транспорте, чаще всего с использованием переоборудованых газодизельных двигателей.
Уже существуют реально работающие примеры эксплуатации морских и речных судов на СПГ. В России налаживается серийный выпуск тепловоза ТЭМ19-001 работающего на СПГ. В США и Европе появляются проекты по переводу грузового автомобильного транспорта на СПГ. И даже существует проект разработки ракетного двигателя который будет использовать в качестве топлива "СПГ + жидкий кислород".
Двигатели работающие на СПГ
Одной из основных задач, связанных с развитием рынка СПГ для транспортного сектора является увеличение числа автомобилей и судов, использующих СПГ в качестве топлива. Главные технические вопросы в данной области связаны с разработкой и совершенствованием различных типов двигателей, работающих на СПГ.
В настоящее время можно выделить три технологии СПГ-двигателей, используемых для морских судов: 1) двигатель с искровым зажиганием на обедненной топливно воздушной смеси; 2) двухтопливный двигатель с запальным дизельным топливом и рабочим газом низкого давления; 3) двухтопливный двигатель с запальным дизельным топливом и рабочим газом высокого давления.
Двигатели с искровым зажиганием работают только на природном газе, в то время как двухтопливные дизельно-газовые двигатели могут работать на дизельном топливе, СПГ и мазуте. На сегодняшний день можно выделить три основных производителя на данном рынке: Wärtsila, Rolls-Royce и Mitsubishi Heavy Industries.
Во многих случаях существующие дизельные двигатели могут быть преобразованы в двухтопливные дизельно-газовые двигатели. Подобное преобразование существующих двигателей может быть экономически целесообразным решением перевода морских судов на СПГ.
Говоря о развитии двигателей для автомобильного сектора, стоит отметить американскую компанию Cummins Westport, которая разработала линейку СПГ-двигателей, предназначенных для тяжелых грузовиков. В Европе, Volvo запустила производство нового 13-литрового двухтопливного двигателя работающего на дизельном топливе и СПГ.
К заметным инновационным решениям в области СПГ-двигателей можно отнести компактный двигатель с воспламенением от сжатия (Compact Compression Ignition (CCI) Engine), разработанный компанией Motiv Engines. Данный двигатель имеет ряд преимуществ, главное из которых состоит в значительно более высоком значении теплового КПД, чем у существующих аналогов.
По данным компании, тепловой КПД разработанного двигателя может достигать 50%, в то время как тепловой КПД традиционных газовых двигателей составляет около 27%. (Беря в качестве примера американские цены на топливо, можно просчитать, что работа грузовика с дизельным двигателем стоит $0,17 за лошадиную силу/час, с традиционным СПГ двигателем - $0,14, с CCEI-двигателем - $0,07).
Стоит также отметить, что как и в случае морского транспорта, многие дизельные двигатели грузовых автомобилей могут быть преобразованы в двухтопливные дизельно-СПГ двигатели.
Страны - производители СПГ
По данным 2009 года, основные страны, производящие сжиженный природный газ, распределялись на рынке так:
Первое место занимал Катар (49,4 млрд м³); затем шла Малайзия (29,5 млрд м³); Индонезия (26,0 млрд м³); Австралия (24,2 млрд м³); Алжир (20,9 млрд м³). Замыкал этот список Тринидад и Тобаго (19,7 млрд м³).
Основными импортёрами СПГ в 2009 году были: 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).
Россия только начинает вхождение на рынок СПГ. Сейчас в РФ действует только один СПГ-завод "Сахалин-2" (запущен в 2009 году, контрольный пакет принадлежит Газпрому, у Shell 27,5%, японских Mitsui и Mitsubishi - 12,5% и 10% соответственно). По итогам 2015 года производство составило 10,8 млн тонн, превысив проектную мощность на 1,2 млн тонн. Однако из-за падения цен на мировом рынке доходы от экспорта СПГ в долларовом исчислении сократились по сравнению с прошлым годом на 13,3% до 4,5 млрд долларов.
Предпосылок для улучшения ситуации на рынке газа нет: цены продолжат падение. До 2020 года в США будут введены в эксплуатацию пять терминалов по экспорту СПГ общей мощностью 57,8 млн тонн. На европейском газовом рынке начнется ценовая война.
Вторым крупным игроком на рынке российского СПГ становится компания Новатэк. Новатэк-Юрхаровнефтегаз" (дочернее предприятие Новатэка) выиграл аукцион на право пользования Няхартинским участком в ЯНАО.
Няхартинский участок нужен компании для развития проекта "Арктик СПГ" (второй проект Новатэка, ориентированный на экспорт сжиженного природного газа, первый - "Ямал-СПГ"): он расположен в непосредственной близости от Юрхаровского месторождения, разработку которого ведет "Новатэк-Юрхаровнефтегаз". Площадь участка - около 3 тыс. кв. километров. По состоянию на 1 января 2016 года его запасы оценивались в 8,9 млн тонн нефти и 104,2 млрд кубометров газа.
В марте компания начала предварительные переговоры с потенциальными партнерами о продаже СПГ. Наиболее перспективным рынком руководство компании считает Тайланд.
Транспортировка сжиженного газа
Доставка сжиженного газа потребителю - очень сложный и трудоемкий процесс. После сжижения газа на заводах, СПГ поступает в хранилища. Дальнейшая транспортировка осуществляется при помощи специальных судов - газовозов , оборудованных криоцистернами. Возможно также использование специальных автомобилей. Газ из газовозов поступает в пункты регазификации, и затем транспортируется уже по трубопроводам .
Танкеры - газовозы.
Танкер-газовоз, или метановоз представляет собой специально построенное судно для перевозки СПГ в резервуарах (танках). Кроме резервуаров газа такие суда оборудованы холодильными установками для охлаждения СПГ.
Крупнейшими производителями судов для перевозки сжиженного природного газа являются японские и корейские верфи: Mitsui, Daewoo, Hyundai, Mitsubishi, Samsung, Kawasaki . Именно на корейских верфях было создано более двух третей газовозов в мире. Современные танкеры серий Q-Flex и Q-Max способны перевозить до 210-266 тыс. м3 СПГ.
Первые сведения о перевозках сжиженных газов морем относятся к 1929-1931 гг., когда компания Shell временно переоборудовала танкер "Megara" в судно для перевозки сжиженного газа и построила в Голландии судно "Agnita" дедвейтом 4,5 тыс. тонн, предназначенное для одновременной перевозки нефти, сжиженного газа и серной кислоты. Танкеры компании Shell назывались в честь морских раковин - ими торговал отец основателя компании Маркуса Самюэля
Широкое развитие морские перевозки сжиженных газов получили лишь после окончания второй мировой войны. Первоначально для перевозок использовались суда, переоборудованные из танкеров или сухогрузных судов. Накопленный опыт проектирования, постройки и эксплуатации первых газовозов позволил перейти к поискам наиболее выгодных способов транспортировки названных газов.
Современный типовой СПГ-танкер (метановоз) может перевозить 145-155 тыс. м3 сжиженного газа, из чего может быть получено порядка 89-95 млн. м3 природного газа в результате регазификации. Ввиду того, что метановозы отличаются чрезвычайной капиталоемкостью, их простой недопустим. Они быстроходны, скорость морского судна, перевозящего сжиженный природный газ, достигает 18-20 узлов по сравнению с 14 узлами для стандартного нефтетанкера.
Кроме того, операции по наливу и разгрузке СПГ не занимают много времени (в среднем 12-18 часов). На случай аварии СПГ-танкеры имеют двухкорпусную структуру, специально предназначенную для недопущения утечек и разрывов. Груз (СПГ) перевозится при атмосферном давлении и температуре -162°C в специальных термоизолированных резервуарах внутри внутреннего корпуса судна-газовоза.
Система хранения груза состоит из первичного контейнера или резервуара для хранения жидкости, слоя изоляции, вторичной оболочки, предназначенной для недопущения утечек, и еще одного слоя изоляции. В случае повреждения первичного резервуара вторичная оболочка не допустит утечки. Все поверхности, контактирующие с СПГ, изготавливаются из материалов, стойких к чрезвычайно низким температурам.
Поэтому в качестве таких материалов, как правило, используются нержавеющая сталь, алюминий или инвар (сплав на основе железа с содержанием никеля 36%).
Отличительной особенностью судов-газовозов типа Moss, составляющих на сегодняшний день 41% мирового флота метановозов, являются самонесущие резервуары сферической формы, которые, как правило, изготавливаются из алюминия и крепятся к корпусу судна при помощи манжета по линии экватора резервуара.
На 57% танкеров-газовозов применяются системы трехмембранных резервуаров (система GazTransport, система Technigaz и система CS1). В мембранных конструкциях используется гораздо более тонкая мембрана, которая поддерживается стенками корпуса. Система GazTransport включает в себя первичную и вторичную мембраны в виде плоских панелей из инвара, а в системе Technigaz первичная мембрана изготовлена из гофрированной нержавеющей стали.
В системе CS1 инварные панели из системы GazTransport, выполняющие роль первичной мембраны, сочетаются с трехслойными мембранами Technigaz (листовой алюминий, помещенный между двумя слоями стеклопластика) в качестве вторичной изоляции.
В отличие от судов для перевозки СНГ (сжиженный нефтяной газ), газовозы не оборудуются палубной установкой для сжижения, а их двигатели работают на газе из кипящего слоя. С учетом того, что часть груза (сжиженный природный газ) дополняет мазут в качестве топлива, СПГ-танкеры прибывают в порт назначения не с таким же количеством СПГ, которое было погружено на них на заводе по сжижению.
Предельно допустимое значение показателя испарения в кипящем слое составляет порядка 0,15% от объема груза в сутки. В качестве движительной установки на метановозах применяются в основном паровые турбины. Несмотря на низкую топливную эффективность, паровые турбины могут легко приспосабливаться к работе на газе из кипящего слоя.
Еще одна уникальная особенность танкеров-газовозов заключается в том, что в них, как правило, оставляется небольшая часть груза для охлаждения резервуаров до требуемой температуры до погрузки.
Следующее поколение СПГ-танкеров характеризуется новыми особенностями. Несмотря на более высокую грузовместимость (200-250 тыс. м3), суда имеют такую же осадку - на сегодняшний день для судна грузовместимостью в 140 тыс. м3 типична осадка в 12 метров ввиду ограничений, применяемых в Суэцком канале и на большинстве СПГ-терминалов.
Однако их корпус будет более широким и длинным. Мощность паровых турбин не позволит таким более крупным судам развивать достаточную скорость, поэтому на них будет применяться двухтопливный газомазутный дизельный двигатель, разработанный в 1980-е годы. Кроме того, многие суда-газовозы, на которых сегодня размещены заказы, будут оснащаться судовой регазификационной установкой.
Испарение газа на метановозах такого типа будет контролироваться таким же образом, как и на судах для перевозки сжиженного нефтяного газа (СНГ), что позволит избегать потерь груза в рейсе.
Рынок морских перевозок сжиженного газа
Перевозки СПГ представляют собой его морскую транспортировку от заводов по сжижению газа до регазификационных терминалов. По состоянию на ноябрь 2007 года в мире насчитывалось 247 СПГ-танкеров грузовместимостью свыше 30,8 млн. м3. Бум торговли СПГ обеспечил полную занятость всех судов на данном этапе по сравнению с серединой 1980-х годов, когда простаивало 22 судна.
Кроме того, к концу десятилетия должны быть введены в эксплуатацию порядка 100 судов. Средний возраст мирового флота для перевозки СПГ составляет около семи лет. Возраст 110 судов равен четырем и менее лет, а возраст 35 судов колеблется от пяти до девяти лет.
Порядка 70 танкеров эксплуатируются 20 и более лет. Однако впереди у них остается все еще продолжительный срок полезной службы, поскольку срок эксплуатации СПГ танкеров составляет, как правило, 40 лет ввиду их коррозиостойких характеристик. В их числе имеется до 23 танкеров (небольшие старые суда, обслуживающие средиземноморскую торговлю СПГ), которые подлежат замене или существенной модернизации в последующие три года.
Из ныне эксплуатируемых 247 танкеров более 120 обслуживают Японию, Южную Корею и Китайский Тайбэй, 80 - Европу, а остальные суда - Северную Америку. В последние несколько лет наблюдался феноменальный рост числа судов, обслуживающих торговые операции в Европе и Северной Америке, в то время как для Дальнего Востока было характерно лишь его незначительное увеличение ввиду стагнации спроса в Японии.
Регазификация сжиженного природного газа
После доставки природного газа в пункт назначения, происходит процесс его регазификации, то есть преобразования из жидкого состояния вновь в газообразное.
Танкер доставляет СПГ на специальные регазификационные терминалы, которые состоят из причала, сливной эстакады, резервуаров для хранения, испарительной системы, установок обработки газов испарения из резервуаров и узла учёта.
По прибытии на терминал СПГ перекачивается из танкеров в резервуары для его хранения в сжиженном виде, затем по мере необходимости СПГ переводится в газообразное состояние. Превращение в газ происходит в системе испарения с помощью нагрева.
По мощности СПГ терминалов, как и по объёму импорта СПГ, лидирует Япония - 246 млрд кубометров в год по данным 2010 года. На втором месте - США, более 180 млрд кубометров в год (данные 2010 года).
Таким образом, главной задачей в развитии приемных терминалов прежде всего является строительство новых единиц в различных странах. На сегодняшний день 62% приемной мощности приходится на Японию, США и Южную Корею. Вместе с Великобританией и Испанией, приемная мощность первых 5 стран составляет 74%. Оставшиеся 26% распределены между 23 странами. Следовательно, строительство новых терминалов откроет новые и увеличит существующие рынки для СПГ.
Перспективы развития рынков СПГ в мире
Почему отрасль сжиженного газа развивается в мире все возрастающими темпами? Во-первых, в некоторых географических регионах, например в Азии, транспортировка газа танкерами более выгодна. При расстоянии более чем в 2500 километров, сжиженный газ уже может конкурировать по цене с трубопроводным. По сравнению с трубопроводами, СПГ имеет также преимущества модульного наращивания поставок, а также снимает в ряде случаев проблемы пересечения границ.
Однако, есть и подводные камни. Индустрия СПГ занимает свою нишу в отдаленных регионах, не имеющих собственных запасов газа. Большинство объёмов СПГ контрактуется еще на стадии проектирования и производства. В отрасли доминирует система долгосрочных контрактов (от 20 до 25 лет), что требует развитой и сложной координации участников производства, экспортеров, импортеров и перевозчиков. Все это рассматривается некоторыми аналитиками, как возможный барьер на пути роста торговли сжиженным газом.
В целом же, для того, чтобы сжиженный газ стал более доступным источником энергии, стоимость поставок СПГ должна успешно конкурировать по цене с альтернативными источниками топлива. На сегодняшний день ситуация складывается противоположным образом, что не отменяет развития этого рынка в будущем.
Продолжение:
- Часть 3: Дисковые поворотные затворы для криогенных температур
При подготовке материала были использованы данные с сайтов:
- 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=ru
- expert.ru/ural/2016/16/novyij-uchastok-dlya-spg/
Как известно, в настоящее время и в среднесрочной перспективе природный газ остается жизненно важным компонентом в обеспечении глобальных энергетических потребностей ввиду своих преимуществ перед другими видами ископаемого топлива и в силу постоянно растущей потребности в нем.
В настоящее время большая часть газа доставляется потребителям по магистральным трубопроводам в газообразной форме .
В то же время в ряде случаев для труднодоступных удаленных месторождений транспорт сжиженного природного газа (СПГ) оказывается предпочтительнее, чем традиционный трубопроводный. Расчеты показали, что перевозка СПГ танкерами с учетом строительства мощностей сжижения и регазификации оказывается экономически рентабельной при расстояниях от 2500 км (хотя пример с Сахалинским заводом СПГ доказывает актуальность и исключений). Кроме того, индустрия СПГ является сегодня лидером в глобализации газовой индустрии и вышла далеко за рамки отдельных регионов, чего не было в начале 1990-х годов.
Пока спрос на СПГ растет, техническое обеспечение конкурентоспособных проектов СПГ в современной окружающей среде является непростой задачей. Важной особенностью заводов СПГ является то, что большинство затратных статей диктуется специфичными параметрами: качеством добываемого сырого газа, природными и климатическими условиями, топографией, объемами морских работ, доступностью инфраструктуры, экономическими и политическими условиями.
Особый интерес в связи с этим представляют технологии подготовки газа и его сжижения, которые сегодня уже используются на современных заводах СПГ и которые можно классифицировать по разным признакам. Но особенно важно, что они располагаются в комфортных южных или более суровых северных широтах .
Исходя из этого, можно проанализировать различия этих двух групп, учесть особенности и недостатки каждой, применить опыт строительства и эксплуатации при реализации новых проектов СПГ в России, в частности в арктических условиях. Но даже с учетом имеющегося опыта перспективное развитие арктических территорий, где находится до 25% неразведанных запасов углеводородов, может быть обеспечено в дальнейшем инновациями, дающими повышение эффективности и конкурентоспособности.
История производства СПГ
Эксперименты по сжижению природного газа начались в конце 19-го века. Но только в 1941 г. был построен коммерческий завод СПГ в Кливленде (США, штат Огайо). То, что СПГ может транспортироваться судами на большие расстояния, было продемонстрировано на примере перевозки СПГ танкером «Methane Pioneer» в 1959 г.
Первым экспортным заводом СПГ с базисной нагрузкой стал проект «Camel» в Арзеве (Алжир), который был запущен в 1964 г. Первым заводом, где в 1969 г. начали производить СПГ в северных условиях, стал завод в США на Аляске. Большая часть разработок по технологиям подготовки газа к сжижению и по его сжижению выполнялась ранее и делается в настоящее время группами ученых, работающих в штатном составе коммерческих предприятий. Основные участники международного бизнеса СПГ и даты запуска заводов по годам представлены в табл. 1.
На начало 2014 г. действовало 32 завода СПГ в 19 странах мира; 11 производств СПГ в пяти странах мира находятся в стадии строительства; в восьми странах проектируется строительство еще 16 заводов СПГ. В России, кроме завода СПГ на о. Сахалине, существует проект строительства завода «Балтийский СПГ» в Ленинградской области, запланирован завод СПГ на Ямале с привлечением иностранных партнеров. Есть предложения по строительству мощностей СПГ для разработки Штокмановского, Южно-Тамбейского месторождений и для реализации проектов «Сахалин-1» и «Сахалин-3».
В проектах, связанных со сжиженным газом, был задействован большой ряд российских организаций:ООО «Газпром ВНИИГАЗ», Московский газоперерабатывающий завод,Сосногорский и Оренбургский ГПЗ,ОАО «Машиностроительный завод «Арсенал»», ОАО «НПО Гелиймаш»,ОАО «Криогенмаш», ОАО «Уралкриомаш», ОАО «Гипрогазцентр» и другие.
Вся система СПГ включает элементы добычи, обработки, перекачивания, сжижения, хранения, погрузки, перевозки и разгрузки, регазификации. Проекты СПГ требуют достаточного количества времени, денег и усилий на стадии дизайна, при экономической оценке, строительстве и коммерческом внедрении. Обычно проходит более 10 лет со стадии дизайна до реализации. Поэтому общепринятой является практика заключать 20-летние контракты. Запасов газа на месторождении должно быть достаточно на 20–25 лет для того, чтобы оно могло рассматриваться в качестве источника легких углеводородов для СПГ. Определяющими факторами выступают природа газа, доступное давление в пласте, связанность как свободного, так и растворенного газа с сырой нефтью, транспортные факторы, включая расстояние до морского порта.
За прошедшие годы индустрия СПГ сделала большой скачок. Если совокупность всех инноваций за это время условно принять за 100%, то 15% – это улучшение процесса, 15% – улучшение оборудования, а 70% приходится на теплоэнергетическую интеграцию. При этом капитальные затраты снизились на 30%, также произошло уменьшение расходов на транспорт газа по трубопроводам. Есть явный тренд в сторону увеличения объемов технологических линий. С 1964 г. мощность отдельно взятой технологической линии увеличилась в 20 раз. При этом по нынешнему состоянию экономики и технологий газовые ресурсы, которые считаются труднодоступными, оцениваются в 127,5 трлн. м3. Поэтому актуальная проблема заключается в транспортировки сжатого топлива на большие дистанции и через значительные водные пространства.
Таблица 1
Введение в эксплуатацию заводов СПГ в мире
| Страна | Год | Компания | Страна | Год | Компании |
| Алжир, г. Арзу г. Скикда | 1964/1972 | Sonatrach/Saipem-Chiyoda | Египет, SEGAS Damietta | Union Fenosa, Eni, EGAS, EGPC | |
| США, г. Кенай | 1969 | ConocoPhillips, Marathon | Египет, Idku (Egyptian LNG) | 2005 | BG, Petronas, EGAS/EGPC |
| Ливия, Марсаэль Брега | 1971 | Exxon, Sirte Oil | Австралия, Дарвин | 2006 | Kenai LNG, Conoco Phillips, Santos, Inpex, Eni, TEPCO |
| Бруней, Лумут | 1972 | Shell | Экв. Гвиния, о. Биоко | 2007 | Marathon, GE Petrol |
| ОАЭ | 1977 | BP, Total, ADNOC | Норвегия, о. Мелкойя, Сновит | 2007 | Statoil, Petoro, Total |
| Индонезия, Бонтанг, о. Борнео | 1977 | Pertamina, Total | Индонезия, Ириан–Джая, Тангу | 2009 | BP, CNOOC, INPEX, LNG
Japan, JX Nippon Oil &Energy, KG Berau”, “Talisman |
| Индонезия, Арун, сев. Суматра | 1978 | Pertamina, Mobil LNG Indonesia, JILCO | Россия, Сахалин | 2009 | Gasprom, Shell |
| Малайзия, Сату | 1983 | Petronas, Shell | Катаргаз 2 | 2009 | Qatar Petroleum, ExxonMobil |
| Австралия, Сев.Зап. | 1989 | Woodside, Shell, BHP, BP, Chevron, Mitsubishi/Mitsui | Йемен, Балхаф | 2009 | Total, Hunt Oil, Yemen Gas, Kogas, Hyundai, SK Corp, GASSP |
| Малайзия, Дуа | 1995 | Petronas, Shell | Катар, Расгаз 2 | 2009 | Qatar Petroleum, ExxonMobil |
| Катаргаз 1 | 1997 | Qatar Petroleum, ExxonMobil | Катар, Расгаз 3 | 2009 | Qatar Petroleum, ExxonMobil |
| Тринидад и Тобаго | 1999 | BP, BG, Repsol, Tractebel | Норвегия, Risavika, Scangass LNG | 2009 | Scangass (Lyse) |
| Нигерия | 1999 | NNPC, Shell, Total, Eni | Перу | 2010 | Hunt Oil, Repsol, SK Corp, Marubeni |
| Катар, Расгаз | 1999 | Qatar Petroleum, Exxon Mobil | Катаргаз3,4 | 2010 | ConocoPhillips, Qatar Petroleum, Shell |
| Оман/Оман Калхат | 2000/06 | PDO, Shell, Fenosa, Itochu, Osaka gas, Total, Korea LNG, Partex, Itochu | Австралия, Pluto | 2012 | Woodside |
| Малайзия, Тига | 2003 | Petronas, Shell, JX Nippon, Diamond Gas | Ангола, Soya | 2013 | Chevron, Sonangol, BP, Eni, Total |
При неравномерном распределении ресурсов природного газа в мире задача реализации этих ресурсов по трубопроводам может оказаться невыполнимой или экономически непривлекательной. Для рынков, удаленных более чем на 1500 миль (более 2500 км), вариант СПГ оказался достаточно экономичным. Во многом по этой причине с 2005 по 2018 г. объемы глобальных поставок СПГ должны удвоиться.
Рынки СПГ находились в основном в местах с высоким индустриальным ростом. Некоторые контракты заключались по фиксированным ценам; это изменилось в 1991 г., когда стоимость СПГ начали привязывать к нефти и нефтепродуктам. Пропорция торговли на рынке спот увеличилась с 4% в 1990 г. до 18% к 2012 г.
В стоимостной цепочке СПГ сжижение природного газа является частью, требующей наибольших вложений и эксплуатационных расходов. Многие процессы сжижения отличаются только холодильными циклами. Процессы с одним смешанным хладагентом подходят для производственных линий объемом 1…3 млн. т в год. В основе технологических процессов с объемами от 3 до 10 млн. т в год лежит использование двух последовательных холодильных циклов, минимизирующих перепад давления в контуре природного газа. Применение третьего холодильного цикла позволило обойти такие «узкие» места в технологическом процессе, как диаметр криогенного теплообменника и объем холодильного компрессора для цикла с пропаном. Исследования различных процессов сжижения показывают, что каждый из них ненамного эффективнее остальных. Скорее, каждая технология имеет конкурентные преимущества при определенных условиях. Вряд ли стоит ожидать больших изменений капитальных затрат из-за небольших усовершенствований процесса, поскольку сам процесс основан на неизменных законах термодинамики. В связи с этим индустрия СПГ остается весьма капиталоемкой.
Возможно, что производство СПГ через 30 лет будет отличаться от той, которая существует сегодня. За рубежом накоплен значительный опыт в проектировании, изготовлении и эксплуатации автомобилей и судов на СПГ. Благодаря решению ряда технических задач, снижению инвестиционной активности по береговым комплексам СПГ, в силу сложности нахождения доступного газа проекты плавучих установок СПГ привлекают все большее внимание всех участников индустрии СПГ. Технические инновации и интеграция усилий могут обеспечить дальнейший успех подобных проектов; для этого требуется решение комплекса разноаспектных задач – экономических, технических и природоохранных.
Однако уже сегодня, как и в течение последних лет, индустрия СПГ заслуженно занимает свое важное место на энергетическом рынке и, скорее всего, сохранит это положение в обозримом будущем.
Подготовка газа к сжижению
Процесс обработки газа в высокой степени зависит от свойств сырого газа, а также от попадания тяжелых углеводородов через сырой газ. Для того чтобы сделать сжижение газа возможным, газ сначала подвергается обработке. При его входе на завод обычно происходит первоначальное разделение фракций и отделяется конденсат.
Поскольку большая часть примесей (вода, СО2, H2S, Hg, N2, He, карбонилсульфид COS, меркаптаны RSH и т.д.) замерзает при температурахСПГ или негативно влияет на качество продукта, соответствующее требуемой товарной спецификации, то и эти компоненты отделяются. Далее отделяются более тяжелые углеводороды для предотвращения их замерзания в процессе сжижения.
В табл. 2 представлены сводные данные по углеводородному сырью, используемому на всех рассматриваемых заводах.
Таблица 2
Составы газа на северных и южных заводах
|
|
Компонент |
Сырой газ на южных заводах СПГ | Сырой газ на северных заводах СПГ | ||||||
| ОАЭ
(усредненный поток) |
Оман (усредненный поток) |
Катар |
Иран (м. Южный
Парс) |
Кенай, США | Мелкойя, Норвегия (усред.) |
Сахалин, Россия |
|||
| Сухой газ | Жирный газ | ||||||||
| 1 | C1, % | 68,7 | 87,1 | 82,8 | 82,8–97,4 | 99,7 | 83,5 | Есть | Есть |
| 2 | C2, % | 12,0 | 7,1 | 5,2 |
8,4–11,5 |
0,07 | 1,4 | То же | То же |
| 3 | C3, % | 6,5 | 2,2 | 2,0 |
0,06 |
2,2 | « | « | |
| 4 | C4, % | 2,6 | 1,3 | 1,1 | 2,2 | « | « | ||
| 5 | C5, % | 0,7 | 0,8 | 0,6 | 1,2 | « | « | ||
| 6 | C6+, % | 0,3 | 0,5 | 2,6 | 8,6 | « | « | ||
| 7 | H2S, % | 2,9 | 0 | 0,5 | 0,5–1,21 | 0,01 | Нет | « | |
| 8 | CO2, % | 6,1 | 1 | 1,8 | 1,8–2,53 | 0,07 | 0,4 | 5–8% | 0,7 |
| 9 | N2, % | 0,1 | 0,1 | 3,3 | 3,3–4,56 | 0,1 | 0,5 | 0,8–3,6% | <0,5 |
| 10 | Hg | Есть | Есть | Есть | Есть | Есть | |||
| 11 | He | Есть | |||||||
| 12 | COS, ppm | 3 | |||||||
| 13 | RSH, ppm | 232 | |||||||
| 14 | H2O | Есть | Есть | Есть | Есть | Есть | Есть | Есть | Есть |
Очевидно, что углеводородные смеси каждого из семи заводов подходят для производства СПГ, поскольку их большую часть составляют легкие соединения метана и этана. Поток газа, поступающий на каждый из рассматриваемых заводов СПГ, содержит воду, азот, углекислый газ. При этом содержание азота варьируется в пределах 0,1–4,5%, СО2 – от 0,07 до 8%. Содержание жирного газа колеблется от 1% на заводе СПГ в ОАЭ до 5– 11% на заводах СПГ Ирана и Аляски.
Кроме того, в составе газа ряда заводов присутствует ртуть, гелий, меркаптаны, другие сернистые примеси. Проблему извлечения сероводорода приходится решать на каждом заводе, кроме завода СПГ в Омане. Ртуть присутствует в газе
Сахалина, Норвегии, Ирана, Катара и Омана. Наличие гелия подтверждается только на проекте Катаргаз2. Присутствие RSH, COS подтверждено в газе проекта СПГ Ирана.
Состав и объем газа влияют не только на количество производимого СПГ, но и на объем и разнообразие побочных продуктов, что показано в табл. 3. Становится ясно, что в первую очередь состав газа влияет на выбор и применение оборудования при обработке газа, а значит, и на весь процесс подготовки газа и конечный выход продукции.
Таблица 3
Побочные продукты в составе газа на рассматриваемых заводах СПГ
| Побочный продукт | ОАЭ | Оман | Катар | Иран | Мелкойя, Норвегия |
| СНГ | Нет | Нет | Да | Нет | Да |
| Конденсат | Да | Да | Да | Да | Да |
| Сера | Да | Нет | Да | Да | Нет |
| Этан | Нет | Нет | Нет | Нет | Да |
| Пропан | Да | Нет | Нет | Да | Да |
| Бутан | Да | Нет | Нет | Да | Нет |
| Нафта | Нет | Нет | Да | Нет | Нет |
| Керосин | Нет | Нет | Да | Нет | Нет |
| Газойль | Нет | Нет | Да | Нет | Нет |
| Гелий | Да |
Для удаления кислых газов на заводах СПГ используется процесс «Hi-Pure» – комбинация процесса с растворителем на основе K2CO3 для удаления основного объема СО2 и процесса с аминовым растворителем на основе ДЭА (диэтаноламин) для удаления остающейся части СО2 и H2S (рис. 1).
На заводах СПГ в Иране, Норвегии, Катаре, Омане и на Сахалине применяется система аминовой очистки кислых газов МДЭА (метилдиэтаноламин) с активатором («aMDEA»).
У этого процесса есть ряд преимуществ перед физическими процессами и другими аминовыми процессами: лучшая абсорбционная и избирательная способность, более низкое давление паров, более оптимальные параметры эксплуатационной температуры, потребления энергии и т.д.
Сжижение газа
По большинству оценок и наблюдений, на модуль сжижения газа приходится 45% капитальных затрат всего завода СПГ, что составляет 25–35% всех затрат проекта и до 50% последующих эксплуатационных затрат. Технология сжижения основана на холодильном цикле, когда хладагент посредством последовательного расширения и сжатия переносит теплоту от низкой температуры к высокой температуре. Объем производства технологической ветки в основном определяется процессом сжижения, используемым хладагентом, наибольшими доступными размерами комбинации компрессора и привода, которые осуществляют цикл, и теплообменников, которые охлаждают природный газ.
Основные принципы охлаждения и сжижения газа предполагают подгонку кривых охлаждения–нагревания газа и хладагента настолько близкую, насколько это возможно.
Реализация этого принципа обусловливает более эффективный термодинамический процесс, требующий меньших затрат на единицу производимого СПГ, и это применимо ко всем процессам сжижения.
Основные части установки сжижения газа – это компрессоры, обеспечивающие циркуляцию хладагентов, приводы компрессора и теплообменники, используемые для охлаждения и сжижения газа и обмена теплотой между хладагентами. Многие процессы сжижения отличаются только холодильными циклами.
Таблица 4
Сводная таблица данных по заводам СПГ
|
Компонент |
Северные заводы | Южные заводы СПГ | |||||
| Кенай | Сахалин | Сновит | Иран | Катаргаз | ОАЭ | Оман | |
| Число участников производства СПГ | |||||||
|
Число покупателей СПГ |
³5 | ³2 | ³1 | ³3 | |||
| Длительность контрактов на покупку СПГ, лет | |||||||
| Число резервуаров СПГ | 3 | 2 | 2 | 3 | 5 | 3 | 2 |
| Вместимость резервуара, тыс. м3 | 36 | 100 | 125 | 140 | 145 | 80 | 120 |
| Вместимость резервуарного парка, тыс. м3 | |||||||
| Число танкеров | 2 | 3 | 4 | – | 14 | 5 | – |
| Вместимость танкеров, тыс.м3 | 87,5 | 145 | 145 | – | 210…270 | 88…125 | – |
| Число технологических линий | 1 | 2 | 1 | 2 | 2 | 3 | 3 |
| Объем 1-й линии, млн. т/ год | 1,57 | 4,8 | 4,3 | 5,4 | 7,8 | 2,3-3,0 | 3,3 |
| Общий объем, млн. т/год | 1,57 | 9,6 | 4,3 | 10,8 | 15,6 | 7,6 | 10 |
| Запасы газа, млрд. м3 | 170…238 | 397…566 | 190…317 | 51000 | 25400 | – | – |
| Начало эксплуатации завода | 1969 | 2009 | 2007 | – | 2008 | 1977 | 2000 |
|
Компонент |
Северные заводы | Южные заводы СПГ | |||||
| Кенай | Сахалин | Сновит | Иран | Катаргаз | ОАЭ | Оман | |
| Территория завода, км2 | 0,202 | 4,9 | 1 | – | – | – | 1,4 |
| Используемая технология сжижения | «Optimised Cascade» |
«DMR» |
«MFC» |
«MFC» |
«AP-X» |
«C3/MR» |
«C3/MR» |
| Число холодильных циклов | 3 | 2 | 3 | 3 | 3 | 2 | 2 |
| Состав 1-го хладагента.
Предварительное охлаждение |
Пропан | Этан, пропан | Метан, этан, пропан, азот | Метан, этан, пропан, азот | Пропан | Пропан | Пропан |
| Состав 2-го хладагента | Этилен | Метан, этан, пропан, азот | Метан, этан, пропан, азот | Метан, этан, пропан, азот | Смешанный | 7% азот, 38% метан, 41% этан, 14% пропан |
Смешанный |
| Состав 3-го хладагента | Метан | – | Метан, этан, пропан, азот | Метан, этан, пропан, азот | Азот | – | – |
| Дополнительное охлаждение | Вода, воздух | Воздух | Морская вода | Морская вода, вода, воздух | Вода, воздух | Морская вода, воздух | |
| Максимальная производительность 1-й технологической линии по данной технологии сжижения, млн. т/год | 7,2 | 8 | 8…13 | 8…13 | 8…10 | 5 | |
В табл. 4 представлены сравнительные характеристики процессов сжижения по всем анализируемым заводам. Схема технологии сжижения «С3/MR» (рис. 2), которая используется на заводах СПГ Омана и ОАЭ, является на сегодняшний день также и самой распространенной в мире.
Рассмотрение и сопоставление всех ныне действующих северных заводов СПГ и заводов СПГ Ближнего Востока позволяет сделать следующий вывод: между ними существуют различия в дизайне, выборе технологий сжижения газа и эксплуатации.
Это значит, что климат и месторасположение будут влиять на существующие и будущие арктические проекты СПГ.
Объемы производства и выбор технологии не в последнюю очередь определяются такими факторами, как природные условия. На примере норвежского и сахалинского заводов СПГ показано, что более продуктивно производить СПГ на северных территориях. Проведенный анализ не выявил причин, которые могли бы помешать использованию рассматриваемых технологий сжижения газа на заводах в климатических условиях юга и севера, за исключением новой технологии «DMR», которая была разработана специально для условий Сахалина.
Тем не менее, выбор той или иной технологии для определенного региона влияет на эффективность и энергопотребление при производстве СПГ, поскольку эти параметры процесса сжижения определяются тем, работает ли установка на холоде. Важно также отметить, что все северные проекты требовали каждый раз нового технологического решения для процесса сжижения, тогда как на Ближнем Востоке распространено применение типовых технологий.
Число участников проекта на южных заводах составляет от 3 до 9, и это в 1,5 раза больше, чем в северных проектах СПГ, где число производителей колеблется от 2 до 6.
Можно предположить, что такое различие определяется не только политикой государств и национальных компаний, но также и спецификой расположения северных производств, где необходима надежность и уверенность сильных и крупных игроков рынка. Вряд ли доступность инвестиций здесь играет определяющую роль, поскольку потенциальных рыночных игроков проектов СПГ всегда много.
Все рассмотренные заводы СПГ строились для относительно больших месторождений с запасами газа не менее 170 млрд. м3. Не выявлено зависимостей у северных и южных проектов от запасов газа, но очевидно, что у южных регионов есть большие возможности для реализации одиночных мелких проектов СПГ с меньшими объемами годового производства – до 3 млн. т в год.
Аргументом в пользу такого утверждения служит завод СПГ в г. Кенае (США), где относительно небольшие объемы производства в 1,57 млн. т/год и ожидаемое истощение запасов ставит вопрос о целесообразности продолжения проекта после 40 лет успешной эксплуатации.
Дублирование критичного оборудования – такого, как холодильные компрессоры, не распространено и имеет место только на старейшем заводе СПГ в г. Кенае. Использование дублирующего оборудования может быть не только устаревшим технологическим решением, но и частично оправдывается (при наличии только одной технологической линии в северных условиях для повышения надежности). Так или иначе, но разработки 1992 г. компании Phillips предусматривают установку одиночных турбокомпрессоров. Технология сжижения Phillips с обеспеченной двойной надежностью может быть подходящим вариантом для небольших изолированных газовых месторождений.
По таким параметрам, как сроки контрактов, рынки сбыта, запасы углеводородов на месторождениях, размеры танкерного флота и резервуарных парков, использование смешанных хладагентов и число холодильных циклов, больших расхождений между южными и северными заводами не обнаружено. Однообразие рынков сбыта (Япония, Корея, Тайвань, Европа) – независимо от времени запуска и расположения заводов СПГ – показывает выгодность импорта СПГ танкерами через большие водные пространства для развитых стран при отсутствии или нехватке у них энергоресурсов.
Использование технологий сжижения газа со смешанными хладагентами более предпочтительно, чем применение технологий с однородными жидкостями независимо от региона расположения завода, поскольку кривая конденсирования при этом точнее соответствует кривой охлаждения природного газа, повышая эффективность процесса охлаждения, а состав хладагента можно варьировать при изменении состава газа. Основное преимущество однородных хладагентов – это простота использования, но по совокупности достоинств они уступают смешанным хладагентам.
Нет прямой зависимости числа холодильных циклов от расположения заводов в южных или северных широтах. Большинство современных технологий сжижения газа предполагает использование трех циклов, поскольку при этом более совершенен процесс конденсирования природного газа. Независимо от расположения завода сроки, на которые заключаются долгосрочные контракты на поставку СПГ, увеличились с 15 до 20…30 лет.
Число производителей и покупателей СПГ– участников товарно-производственных отношений – в последнее время также увеличилось.
Расходы на транспортирование СПГ снижаются за счет внедрения больших по объему танкеров. При этом для транспортировки СПГ с северных заводов необходимо применение специальных усиленных танкеров, подходящих для использования в сложных ледовых условиях. Доказательством этого может служить следующий факт: в июле и декабре 1993 г. танкеры проекта СПГ Кенай вместимостью 71 500 м3 были заменены танкерами вместимостью 87 500 м3 под названиями «Полярный орел» и «Арктическое солнце». Они были на 15% короче первоначальных танкеров, вмещали СПГ на 23% больше. Это частично было связано с требованиями японской стороны об использовании больших по размеру и новых танкеров, частично – с увеличением пропускной способности завода. Как и предшественники, эти танкеры были спроектированы для сложных погодных условий и низких температур. На них были размещены свободно стоящие призматические емкости; танкеры имеют ледовое усиление корпуса, пропеллера, валов и приводных механизмов.
Стоит также учитывать усложненность климатических, ледовых, волновых, ветровых условий при загрузке танкеров на северных заводахСПГ. При арктических условиях для улучшения эффективности первичного холодильного цикла потребуется, скорее всего, замена пропана хладагентом с более низкой точкой кипения. Это может быть этан, этилен или многокомпонентный смешанный хладагент. Способность заводов СПГ выиграть от теоретически более высокой эффективности сжижения газа при холодных температурах зависит от проектных температур арктических заводов и их проектных эксплуатационных стратегий. Если среднегодовая температура учитывается в проектах как фиксированная проектная температура, то потери из-за температур, более высоких, чем средняя температура (с коэффициентом 1,8%/°С), могут значительно перевесить преимущества эффективного конденсирования при температурах ниже, чем средние. Это может происходить из-за того, что объемы производстваСПГ будут меняться ради достижения и выполнения производственных квот. И, наоборот, фиксирование проекта по объемам и завышение проектных температур (выше средних температур окружающей среды) для достижения необходимых объемов может привести к более высокой общей эффективности, но и к более высоким капитальным затратам.
Если будет принято решение эксплуатировать завод при меняющихся объемах, зависящих от температуры окружающей среды, то свойства сырого газа и транспортная логистика СПГ должны будут подгоняться под такие вариации.
Это не всегда возможно. Например, более холодные природные условия могут привести к задержкам судов в то время, когда завод может выдавать максимальное количество продукции. Поэтому будет необходимо сбалансировать экономические преимущества больших технологических линий, оптимальную конфигурацию дизайна с точки зрения эксплуатации, а также сложности строительства и вызовы эксплуатации завода на отдаленных локациях при меняющихся природных условиях.
Таким образом, на основании сказанного можно сделать следующие выводы.
Набор установок, их технологические параметры и ассортимент попутно вырабатываемых продуктов зависят от свойств и объемов используемого газа. Анализ не выявил существенной зависимости от месторасположения завода СПГ таких факторов, как последовательность расположения технологических установок, выбор технологий подготовки газа и их функционирования.
Любой технологический процесс подходит для специфичных свойств газа и определенных условий применения, а наиболее практичными и эффективными в использовании из рассмотренных процессов являются процесс химической очисткиМДЭА с активатором и физический процесс «Sulfinol-D».
Выявлены существенные различия в выборе и эксплуатации технологии сжижения между северными и южными заводами СПГ. Климат и место расположения заводов – факторы, которые влияют на существующие и станут фактором влияния на будущие арктические проекты СПГ.
Список литературы
- Пужайло А.Ф., Савченков С.В., Репин Д.Г. и др. Энергетические установки и электроснабжение объектов транспорта газа: Монография серии «Научные труды к 45-летию ОАО «Гипрогазцентр»/ Под ред. О.В. Крюкова. Т. 3. Н. Новгород: Исток, 2013. 300с.
- Бучнев О.А., Саркисян В.А. Перспективы сжиженного природного газа на энергетических рынках//Газовая промышленность. 2005. №2.
- Дорожкин В.Ю., Терегулов Р.К., Мастобаев Б.Н. Подготовка газа к сжижению в зависимости от его свойств//Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2013. №1.
- Изотов Н.В., Никифоров В.Н. Исследование технологий сжижения природного газа//Газовая промышленность. 2005. №1.
Под этим термином понимают весь спектр сжиженных углеводородных газов различного происхождения (этан, пропан, бутаны и их производные – этилен, пропилен и т. д.) и их смеси. Но чаще всего под СУГ понимают смесь сжиженных пропана и бутанов, применяемую в качестве бытового топлива и . В последнее время стали чаще употребляться названия и сокращения СПБФ (сжиженная пропан-бутановая фракция ), СПБТ (сжиженные пропан-бутан технические ), СУГ (сжиженный углеродный газ ), СНГ (сжиженный нефтяной газ ).
Физические свойства СУГ определяются физическими свойствами его основных компонент. Его можно хранить в сжиженном виде при относительно небольших давлениях до 1,5 МПа в широком диапазоне температур, что позволяет транспортировать СУГ в цистернах или баллонах. В состав СУГ в зависимости от спецификации также могут входить изобутан и этан. При объем СУГ составляет приблизительно 1/310 объема газа при стандартных условиях.
Физические свойства пропана и n-бутана, определяющие способ их транспортировки в сжиженном виде в цистернах, представлены в таблице.
СУГ используется как бытовое топливо (отопление, приготовление пищи), а также применяется в качестве экологически чистого моторного топлива, в частности, для общественного транспорта в крупных городах. Сжиженный газ является сырьем для производства олефинов (этилен, пропилен), ароматических углеводородов (бензол, толуол, ксилол, циклогексан), алкилата (добавка, которая повышает октановое число бензина), синтетических моторных топлив. В зимнее время бутан добавляется в бензин для повышения ДПР (давления паров по Рейду). В США СУГ после и разведения азотом и/или воздухом (для приведения удельной калорийности к показателям сетевого газа) используется в качестве дополнительного источника газа для сглаживания пиковых нагрузок на газораспределительные сети.
В качестве сырья для получения СУГ используются природный газ и , нефть и нефтяные попутные газы. Технология производства сжиженного газа зависит от отраслевого производства: нефтегазопереработка и нефтехимия. В отраслях нефтепереработки сжиженный углеродный газ является фактически дополнительным продуктом при производстве бензина. При газопереработке сжиженный газ выступает главным продуктом для конечной реализации или дальнейшей переработки.
В связи с истощением залежей сеноманского «сухого газа» в разработку передаются залежи неоком-юрских горизонтов, характеризующиеся повышенным содержанием углеводородных газов ряда С 2+ («жирный и конденсатный газ» ). В нефтехимии под жирностью понимают среднее число атомов углерода на молекулу газа (для метана жирность равна 1, для этана – 2, и т.д.). С точки же зрения подготовки газа к транспортировке трубопроводным транспортом, под жирностью понимается избыточное наличие в газе углеводородов ряда С 3+ , приводящее к их конденсации в газопроводе в процессе транспортировки. Жирность газа повышает его ценность в качестве сырья для нефтехимии.
Производимый в России сжиженный углеводородный газ используется преимущественно в трех направлениях: 1) СУГ как сырье в нефтехимии; 2) в коммунально-бытовом секторе; 3) экспорт.