СПГ — что это

Что такое СПГ 

СПГ (LNG — liquefied natural gas) – это сжиженный природный газ, получаемый охлаждением до температуры -161,5 °C.

СПГ представляет собой жидкость без запаха и цвета, плотностью 0,41—0,5 кг/л в зависимости от температуры, давления, и содержания высших алканов (плотность чистого метана при температуре кипения — 0,41 кг/л, при повышении давления и понижении температуры плотность растет, примеси высших алканов также повышают плотность). Не токсичен. Температура кипения −158…−163 °C. Современный СПГ состоит на 85—95 % из метана, а в остальные 5 % входят этан, пропан, бутан, азот. Нижняя граница теплоты сгорания — 50 116 кДж/кг, или 20 МДж/л. В процессе обработки природный газ очищают от воды, диоксида серы, диоксида углерода и т. п. При горении паров выделяются диоксид углерода (углекислый газ, CO₂) и водяной пар.

ГОСТы

Общие характеристики газа природного сжиженного установлены в ГОСТ Р 57431-2017. Технические условия на СПГ как топливо для двигателей внутреннего сгорания и энергетических установок установлены в ГОСТ Р 56021-2014.

Способы добычи

Способы его добычи разные: в России газ в основном извлекают из газоносных залежей и газовых шапок нефтяных месторождений, а, например, в США из горючих сланцев – это такая твердоскальная порода. Соответственно газ называется сланцевым, но по сути – это разновидность природного газ, просто со своей спецификой залегания.

Далее, добытые любым способом, топлива доставляют к потребителю, и это можно сделать либо по трубе, либо сжижая газ и уже перевозя в газовозах. То есть, СПГ – это метод транспортировки газа, при чем любого как традиционного, так и сланцевого. Газ из одного и того же месторождения могут отправлять как по трубе, так и в сжиженном виде.

В жидкой форме можно направить в танкер. Танкер удобен для перемещения по морским маршрутам. В своем естественном состоянии природный газ занимает огромные объемы и хранится в ПВХ (подземных газовых хранилищах), откуда по трубам идет к потребителям.

СПГ-технология: как это работает

Чтобы природный газ превратить в жидкость, его охлаждают до температуры -160 С. Получается вещество без цвета и без запаха, при этом не токсично и негорючее, но и перевозить СПГ, конечно, нужно в специальных емкостях, в которых поддерживается эта крайне низкая температура. При этом, если попробовать вылить эту жидкость, то ничего не получится, она сразу же при нормальной температуре снова перейдет в газообразное состояние.

Природный газ пытались сжижать еще в начале 20 века, однако на промышленные масштабы вышли только в конце 1960-х годов. Первые крупные заводы СПГ были построены в Алжире и на Аляске, но при этом, если посмотреть на 1990 год, то список крупнейших поставщиков и экспортеров будет сильно отличаться от того, что мы имеем сейчас. 

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.

Технологии сжижения больших заводов СПГ:

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

Отличие СПГ от бытового природного газа

Не все понимают, чем отличается СПГ от бытового природного газа. Природный газ, который идёт к нам в дома – это смесь углеводородов с содержание метана там до 98%.

Преимущества

Сжиженный природный газ как альтернативное топливо имеет целый ряд преимуществ:

1. сжижение природного газа увеличивает его плотность в 600 раз, что повышает эффективность и удобство хранения, а также транспортировки.
2. не токсичен и не вызывает коррозии металлов, это криогенная жидкость, которая хранится под небольшим избыточным давлением при температуре около 112 К (-161 ОС) в емкости с теплоизоляцией.
3. легче воздуха, и в случае аварийного разлива быстро испаряется, в отличие от тяжелого пропана, накапливающегося в естественных и искусственных углублениях и создающего опасность взрыва.
4. дает возможность газификации объектов, удаленных от магистральных трубопроводов на значительные расстояния.

СПГ сегодня дешевле, чем любое нефтяное топливо, в том числе и дизельное, но по калорийности их превосходит. Котлы, работающие на сжиженном природном газе, имеют больший КПД — до 94%, не требуют расхода топлива на предварительный его подогрев зимой (как мазутные и пропан-бутановые). Низкая температура кипения гарантирует полное испарение СПГ при самых низких температурах окружающего воздуха.

Транспортировка

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. При концентрации в воздухе около 5% и более 16% природный газ горит, концентрации от 5 до 16 % его смесь с воздухом взрывается. Если концентрация менее 4,4 %, то газа будет недостаточно для начала возгорания, а если более 17 %, то для возгорания в смеси будет слишком мало кислорода. Для использования СПГ подвергается регазификации — испарению без присутствия воздуха.

Основное отличие СУГ от других видов топлива заключается в способности быстро менять свое состояние из жидкого в газообразное и обратно при определенных внешних условиях. К этим условиям относятся температура окружающей среды, внутреннее давление в резервуаре и объем вещества. Например, бутан сжижается при давлении 1,6 МПа, если температура воздуха равна 20 ºС. В то же время, температура его кипения всего -1 ºС, поэтому при серьезном морозе он будет сохранять жидкое состояние, даже если открыть вентиль баллона.

Пропан имеет более высокую энергоемкость, чем бутан. Температура его кипения равняется -42 ºС, поэтому даже в суровых климатических условиях он сохраняет способность к быстрому газообразованию.

Еще ниже температура кипения у метана. Он переходит в жидкое состояние при -160 ºС. Для бытовых условий СПГ практически не применяется, однако для импорта или транспортировки на серьезные расстояния способность природного газа сжижаться при определенной температуре и давлении имеют весомое значение.