Сжиженный природный газ (LNG) как автомобильное топливо

Чем отличается природный газ от сжиженного

Природный газ, подготовленный к использованию в качестве топлива, может быть представлен в сжиженном варианте. В чем его специфика в данной разновидности? Чем отличается природный газ от сжиженного как продукта, прошедшего необходимую переработку, а также от углеводородных видов топлива?

  • Что представляет собой традиционный природный газ?
  • Что представляет собой сжиженный газ?
  • Сравнение
  • Таблица

Что представляет собой традиционный природный газ?

В широком смысле под природным газом принято понимать практически любой из тех газов, которые применяются в качестве топлива, поскольку все они добываются из недр земли. В узком смысле под природным может пониматься газ, максимально приближенный по своим свойствам к тому, который извлекается из недр. То есть речь идет о топливе, представленном в виде несжатого, перемещаемого по специальным трубам газообразного вещества. С точки зрения химического состава традиционный природный газ чаще всего представлен метаном.

Рассматриваемый вид топлива с момента добычи и до доставки потребителю практически не меняет физического состояния и в большинстве случаев остается собственно газом. Его хранение осуществляется при задействовании специальной инфраструктуры — газовых хранилищ, в которые он закачивается. Перемещение соответствующей разновидности топлива к потребителям осуществляется, как мы отметили выше, с помощью труб.

Что представляет собой сжиженный газ?

Под сжиженным газом понимаются:

  • разновидность природного газа, представленного в особом физическом состоянии — в виде жидкости, которая образуется посредством охлаждения газообразного топлива;
  • углеводородные газы, которые сжижаются под высоким давлением;
  • компримированный природный газ.

Сжижение природного газа осуществляется главным образом в целях удобства его транспортировки — когда использование труб невозможно или невыгодно, а также для хранения голубого топлива.

Сжиженный природный газ — это жидкость, которая примерно вдвое легче воды. Закипает она при температуре около минус 158-163 градусов Цельсия. Как и традиционный природный газ, по химическому составу сжиженное топливо представлено преимущественно метаном. Его хранение осуществляется в специальных резервуарах, рассчитанных на размещение как раз таки жидкой модификации природного газа. Транспортировка соответствующей разновидности газа происходит в криоцистернах, в которых поддерживается необходимая для сохранения его жидкого состояния температура.

Превращение традиционного топлива, добываемого из недр земли, в сжиженное занимает несколько этапов. На первом природный газ сжимается под давлением. После — охлаждается. Объем сжиженного газа в сравнении с исходным топливом уменьшается приблизительно в 600 раз. Обратная операция — превращение сжиженного газа в стандартное физическое состояние — осуществляется при задействовании регазификационных терминалов.

Процесс преобразования исходного топлива, которое добыто в недрах земли, в жидкость, а также его регазификация требуют значительных энергозатрат. Поэтому себестоимость изготовления сжиженного газа в расчете на 1 кубометр топлива, готового к использованию, как правило, заметно выше, чем та, что характеризует получение традиционного газа.

Что касается сжиженных углеводородных газов, они представлены чаще всего такими веществами, как пропан и бутан. По своим химическим и физическим свойствам они отличаются от метана: в частности, их сжижение возможно без высокой температуры. Это позволяет заправлять пропаном и бутаном зажигалки, размещать их в баллонах — в том числе тех, что выполняют функцию топливных носителей в автомобилях. Данные вещества довольно редко поставляются потребителям по магистральным трубопроводам, поскольку имеют существенно более высокую себестоимость изготовления в расчете на 1 кубометр, чем традиционный природный газ в виде метана.

К сжатым также принято относить компримированный природный газ. Он тоже представлен метаном, однако в жидкость он превращается не посредством охлаждения, а под очень большим давлением. Хранится такой газ в специальных накопителях под давлением порядка 200 бар. Рассматриваемый вид топлива чаще всего применяется для заправки автомобилей. Он считается существенно более выгодным, чем углеводородные газы.

Сравнение

Главное отличие природного газа от сжиженного (если рассматривать и тот и другой в узком смысле) заключается, прежде всего, в том, что первый находится в газообразном состоянии — с температурой, примерно соответствующей той, что есть у окружающей среды, обладает минимальным давлением и является метаном. Второй может быть очень сильно охлажденной жидкостью (если это сжиженный метан), сжатым до состояния жидкости газом с иными химическими свойствами (если это пропан и бутан) либо веществом, превращенным в жидкость посредством сильной компрессии (если речь идет о компримированном газе, добытом из недр земли). Отсюда разница в методах транспортировки газа, в способах его хранения.

Традиционный природный газ, как правило, не требует дополнительной переработки перед доставкой непосредственно потребителю — достаточно обеспечить его поступление в трубу и осуществить последующее распределение топлива. Сжиженный газ, прежде чем подавать потребителям, необходимо регазицифировать либо извлечь из баллона, превратив из жидкости в стандартное состояние.

Читайте также:  Калина полезные свойства и противопоказания - самый полный обзор

Определив, в чем разница между природным и сжиженным газом, зафиксируем выводы в таблице.

CadSupport

Все о BIM, CAD, ERP

Завод СПГ — цикл сжижения природного газа.

СПГ — сжиженный природный газ. Топливо рынок которого, не смотря на общую стагнацию в нефтегазовом секторе, продолжает активно расти и развиваться. Этому способствует ряд факторов которые делают вложения в инфраструктурные объекты по добыче, сжижению и доставке газа инвестиционно привлекательными. Ключевым элементом в технологической цепочке на этом рынке по праву можно назвать завод СПГ.

Эксперты всех мастей и главы компаний прогнозируют значительный рост потребления газа в ближайшие десятилетия и даже годы. А нефтегазовые державы стремятся захватить долю в растущем на глазах пироге не считаясь с затратами.

Зачем сжижать газ?

Сжиженный газ занимает в 600 раз меньше места и в таком виде его легче и дешевле транспортировать в тех случаях когда постройка газопроводов не рентабельна, или не возможна в виду климатических, географических или иных условий. (под иными условиями тактично скрываются геополитические факторы).

По той же причине его удобно в сжиженном виде хранить.

Различают два типа установок по сжижению природного газа — «базовые» и «пиковые». Базовые — строят недалеко от мест добычи, они сжижают газ поступающий с месторождений и отгружают в таком виде потребителю.

Пиковые — подключаются к существующей системе трубопроводов и запасают газ в сезоны с низким потреблением, а обратно в сеть отдают в моменты пиковых нагрузок.

Охлаждение газа

В работе установок могут применяться разные по своему принципу системы охлаждения газа. В промышленной реализации различают три основных метода сжижения:

  • каскадный — газ последовательно проходит через ряд теплообменников подключенных к системам охлаждения с разными температурами кипения хладагента. В результате газ конденсируется и поступает в накопительный резервуар.
  • смешанные хладагенты — газ поступает в теплообменник, туда же поступает смесь жидких хладагентов с разными температурами кипения, которые закипая последовательно снижают температуру поступающего газа.
  • турбо-расширение — отличается от вышеописанных методов тем, что используется метод адиабатного расширения газа. Т.е. если в классических установках мы снижаем температуру за счет кипения хладагента и теплообменников, то тут тепловая энергия газа расходуется на работу турбины. Для метана нашли применение установки на основе турбо-детандеров.

Очистка и сжижение газа

По сути сжижение природного газа это процесс его очистки и охлаждения. Только температура требуется — минус 161 градус цельсия.

Чтобы достичь такого порядка температур используют эффект Джоуль Томпсона (изменение температуры газа при адиабатическом дросселировании — медленном протекании газа под действием постоянного перепада давлений сквозь дроссель). С его помощью температура очищенного газа опускается до значения при котором метан конденсируется. (прим. требует уточнения)

Установка по сжижению должна иметь отдельные линии по подготовке и восстановлению хладагента. Причем хладагентом на разных этапах охлаждения могут выступать отдельные фракции поступающего с месторождения газа (пропан, этан, метан) .

Дебутанизация это часть процесса дисциляции сырья по фракциям, в процессе которого фракции, температура конденсации которых выше, отделяются, что позволяет очистить конечный продукт от нежелательных примесей. Каждый продукт конденсации сохраняется в виде ценного побочного продукта для экспорта.

Так же в конечный продукт добавляют конденсат Стабилизаторы, которые снижают давление паров топлива конденсатов делая его более удобным для хранения и транспортировки. Так же они позволяют сделать процесс перехода метана из жидкого состояния обратно в газ (регазификация) управляемым и менее затратным для конечного потребителя.

СПГ — звенья одной цепи

Основные этапы СПГ цепи:

  • газовое месторождения, откуда газ уходит на
  • завод по сжижению,
  • отгрузка и перевозка СПГ к потребителю, и наконец
  • регазицификация (восстановление обратно в газ) на конечных терминалах,
  • откуда газ подается в систему трубопроводов.

СПГ и инвестиции

Высокая металлоемкость, сложность технологического процесса, необходимость серьезных капитальных вложений, а так же длительность всех процессов связанных с созданием инфраструктурных объектов такого рода: обоснование инвестиций, тендерные процедуры, привлечение заемных средств и инвесторов, проектирование и строительство, которое обычно сопряжено с серьёзными логистическими трудностями, — создают препятствия для роста производства в этой сфере.

В некоторых случаях мобильные установки по сжижению могут быть неплохим вариантом. Однако их пиковая производительность весьма скромна, а энергозатратность на единицу газа выше чем у стационарных решений. Кроме того химический состав самого газа может стать непреодолимым препятствием.

Читайте также:  Самые маленькие автомобили в мире (16 фото)

Чтобы снизить риски и обеспечить возврат вложенных средств разрабатывают планы по эксплуатации установок на 20 лет вперед. А решение о разработке месторождения часто зависит от того способен ли данный участок поставлять газ в течении длительного промежутка времени.

Заводы разрабатываются под конкретную площадку и технические условия, определяемые во многом составом поступающего газового сырья. Сам завод организован по принципу черного ящика. На входе сырье, на выходе продукты, что требует минимального участия персонала в процессе.

Состав оборудования площадки, его колличество, мощность, последовательность процедур которые требуются для подготовки газовой смеси к сжижению разрабатываются для каждой конкретного завода в соответствии с требованиями Заказачика и потребителей продукции.

Основные зоны завода по производству СПГ:

1. Модули переработки СПГ: природный газ поступает из трубопровода первой линии, в технологические цепочки из PAU где будут удален азот, диоксид углерода, вода, сероводород, ртуть и любых другие примеси. Газ затем охлаждают до -161 градусов по Цельсию.

2. Емкости для хранения: получившийся конденсат — СПГ, закачивается в резервуары для хранения. В процессе хранения СПГ испаряется. Требуется постоянная работа компрессоров чтобы сохранять СПГ в жидком виде. СПГ должен постоянно циркулировать, чтобы не произошло расслоения жидкости по температурным слоям. У таких слоев кроме температуры у будет разная плотность, что приведет к смещению центра тяжести всей конструкции.

3. Загрузочные линии: СПГ транспортируется по трубам из складских резервуаров на причал и оттуда поступает в танкер СПГ. Эти линии должны быть изолированы, чтобы сохранить агрегатное состояние СПГ. СПГ находится в этих линиях постоянно, и так же непрерывно циркулирует.

4. Морской терминал: причал должен быть способен принимать СПГ танкеры. Буксиры будут маневрировать рядом с газовозом и позиционировать его пока носитель СПГ не будет зафиксирован у причала.

5. Двор: Объект должен быть подключено наземной транспортной инфрастуктуре — жд и/или автомобильным дорогам. Они используются для отгрузки побочных нефтехимических продуктов накапливающихся в отдельных резервуарах в процессе очистки природного газа от примесей (сера, ртуть, инертные газы, углекислота и т.д.). Они хранятся в отдельных резервурах на производственной площадке, а затем транспортируются к потребителям с помощью жд или грузового транспорта.

6. Водопоготовка: Объект нуждается в воде для использования в холодильных контурах и для иных целей. Вода должна обрабатываться и очищаться при необходимости перед использованием. Чтобы уменьшить потребности объекта в воде — применяются замкнутые циклы. Частично вода выпаривается в процессах охлаждения. Вода, которая не испаряется, наряду с любыми другими стоками отправляется на станции очистки.

7. Факелы: Два факела выступают в качестве предохранительных устройств — это общая черта всех СПГ объектов. В случае выхода из строя холодильного оборудования газ будет постепенно регазифицироваться, следовательно давление в резервуарах и трубах начнет расти. Чтобы не произошло инцидента необходимо снизить давление. Выкинуть метан в атмосферу недопустимо, поскольку это парниковый газ. Но его можно сжечь, получив на выходе воду и углекислоту. Факелы всегда находятся в верхних точках газопроводных систем.

8. Линии пожаротушения: в виду удалённости объектов по производству СПГ от крупных населенных пунктов и от цивилизации вообще, в случае инцидента осуществлять оперативные мероприятия придется персоналу станции. В связи с этим системы пожаротушению монтируются заранее, на некотором удалении от основных производственных объектов. Необходимы запасы воды в отдельных резервуарах, запасы пенообразователей, автономные источники энергии, помпы и насосы.

Ссылки

Данная статья начиналась как перевод материала опубликованного Джоном Ложински в сети LinkedIn LNG Liquefaction plants Written by John Lozinski | LinkedIn

Однако тема оказалась интересной и требующей более глубокой проработки. В итоге от оригинала осталось не так много. В процессе написания так же были использованы материалы опубликованные на сайте lngas.ru

Добавить комментарий Отменить ответ

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Сжиженный природный газ

Энергетики обычно называют СПГ (сжиженный природный газ) веществом, охлажденным до минус 162 градусов. При такой температуре сжижения, газ становится жидким. Это позволяет создать надежное хранилище и организовать транспортировку в нужное место.

Хранение

Для организации сохранности сжиженного природного газа используются специальные изотермические емкости. В них сохраняется значение температуры кипения, так как постоянно происходит испарение СПГ. Такой метод хранения вызван значением критической температурой метана (- 83 градуса), которая является его основой. Хранить метан в емкостях высокого давления невозможно, так как температура окружающей атмосферы намного выше температуры газа.

Читайте также:  О двигателе 1KD-FTV TOYOTA - Все о двигателях

Температурный предел

Так как СПГ отличается очень низкой температурой, он превращается в криогенную жидкость. Все вещества у которых температура ниже минус 100 градусов, считаются криогенными. Для их переработки разрабатываются специальные технологии.

В зависимости от криогенной температуры происходит изменение свойств различных контактирующих материалов. Они становятся хрупкими, резко снижается их функциональность, уменьшается прочность. Именно поэтому, для работы с СПГ применяются особые технологии, используются специальные материалы.

Достоинством такого топлива считается невысокая стоимость, простое обслуживание. После выработки, метан не требует дополнительной обработки. Затем проводится ряд технологических операций, которые позволяют проводить заправку любых автомобилей.

Плотность

В состав СПГ входит несколько веществ, влияющих на его плотность. Она может незначительно меняться относительно первичного значения. Обычно сжиженный природный газ имеет плотность 430-470 кг на куб. метр. При нормальном атмосферном давлении, значение объема газа достигает 1/600. Как следствие, СПГ легче воздуха примерно в три раза. Плотность СГ меньше чем у воды. Поэтому, в случае розлива он будет располагаться на ее поверхности. Переход в первоначальное газообразное состояние произойдет очень быстро.

Основные достоинства

Сжиженный природный газ уже давно является основной многих химических процессов. Сегодня просто невозможно представить промышленность без этого вещества. К преимуществам СПГ можно отнести:

  1. Во время сжижения происходит увеличение (в 100 раз) плотности газа. Это повышает его эффективность. В таком виде газ легко хранить, производить его транспортировку. Кроме того, уменьшается количество потребления электричества.
  2. СПГ является криогенным нетоксичным жидкообразным веществом. Его хранят в специальных теплоизолированных емкостях, поддерживающих минус 162 градуса. В особых наземных резервуарах, где поддерживается атмосферное давление, хранятся большие объемы.
  3. Высокая плотность позволяет осуществлять межконтинентальные перевозки. Для этого используются специальные танкеры-газовозы. Транспортировка также осуществляется железнодорожным транспортом, автомобилями с цистернами.

Благодаря свойствам СПГ появилась возможность осуществлять газификацию различных объектов, расположенных далеко от главных магистральных трубопроводов. Для этого у потребителя создается резерва газа. Отпадает необходимость строительства дорогих трубопроводных систем.

Метан для газобаллонного оборудования

Основным преимуществами метана для заправки автомобилей являются:

  • высокое значение октанового числа;
  • возможность эксплуатации при минусовой температуре;
  • метан намного безопаснее пропана, благодаря своим физическим свойствам.

К сожалению, метан обладает рядом недостатков. К ним относятся:

  • невысокий КПД, автомобиль приходится часто заправлять;
  • теряется мощность двигателя, примерно на 7%;
  • высокая стоимость оборудования;
  • метановые баллоны имеют конусообразную форму.

Химический состав

Природный газ, а также сырая нефть относятся к ископаемым разновидностям топлива. В научном мире они классифицируется как класс углеводородов, так как в их состав входят различные химические соединения.

Место добычи природного газа, технология обработки, оказывает большое влияние на его химический состав. Газ является смесью различных веществ:

  • тяжелых углеводородов;
  • пропана;
  • бутана;
  • метана.

Кроме того в его состав входит несколько примесей:

  • сернистых соединений;
  • азота;
  • углекислого газа.

Эти примеси находятся в первоначальном состоянии газа. Прежде чем начинается процесс сжижения, их обязательно удаляют. Среди всех составляющих, главным компонентом является метан, который обычно занимает 85% всего объема.

Дополнительные особенности

К достоинствам природного газа можно отнести несколько очень важных качеств:

  • не имеет специфического запаха;
  • бесцветный;
  • не является причиной появления коррозии на поверхности деталей;
  • пожаробезопасен;
  • газ не относится к токсичным веществам.

Отсутствие повышенного давления позволяет организовать хранение газа, его транспортировку в обычных условиях, на дальние расстояния.

Благодаря быстрому испарению, газ никогда не оставляет никаких следов на поверхности почвы и воды. Жидкий ПГ никогда не взрывается, он считается пожаробезопасным веществом.

Однако, воспламенение газа возможно, если произойдет его контакт с непосредственным источником горения, а концентрация испарений достигает 5-15%. При меньшем значении (1- 4%) испарений слишком мало, чтобы произошло возгорание.

Если концентрация превысит 15%, в атмосфере будет ощущаться недостаток кислорода.

По сути дела, СПГ это чистое, совершенно безопасное современное экологическое топливо, отличающееся высококачественными энергетическими параметрами, а также повышенным октановым числом.

Для потребителей цена газа намного ниже стоимости дизельного топлива. Поэтому, многие автомобилисты предпочитают сегодня переводить свои машины на такое топливо. Ведь его цена намного ниже, стоимости бензина.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector