Сжиженный природный газ

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 4,4 до 17 % (объемных). Если концентрация менее 4,4 %, то газа будет недостаточно для начала возгорания, а если более 17 %, 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.

Страны-потребители

Основными импортёрами СПГ в 2017 году были (в млрд м³/год):

• Япония — 113,9;
• Китай — 52,6;
• Республика Корея — 51,3;
• Индия — 25,7;
• Тайвань — 22,5;
• Испания — 16,6;
• Турция — 10,9;
• Франция — 19,8.

На 2014 год 29 стран импортировали СПГ.

За последние десять лет мировой спрос на СПГ увеличился вдвое, составив в 2016 году 258 млн тонн.

Импорт СПГ в западную Европу

На территории Европы расположено около тридцати крупных регазификационных терминалов, суммарная мощность которых по состоянию на конец 2016 г. превышала 218 млрд м³ в эквиваленте природного газа. Однако в число крупнейших потребителей СПГ европейские страны не входят. Общий импорт СПГ в Европу в 2016 г. составил всего лишь 51 млрд м³ в эквиваленте (15,3 % мирового рынка этого продукта). При этом крупные поставки осуществлялись в Испанию (13,2 млрд м³), Великобританию (10,5 млрд м³), Францию (9,7 млрд м³).

Одна из причин низкой активности европейских стран на рынке СПГ — его высокая стоимость, другая причина — давно отлаженные трубопроводные поставки газа из России. В результате существующие регазификационные мощности не востребованы, терминалы работают с довольно низкой загрузкой. В 2016 г. загрузка мощностей терминалов колебалась от 19 % в Нидерландах и 20 % в Великобритании до 31 % в Бельгии и 37 % в Италии.

В октябре 2019 года глава немецкой энергетической компании «Uniper» Андреас Ширенбек оценил в перспективе дефицит газа на континенте, который может достичь 300 миллиардов кубометров в год. По его словам, нынешняя ситуация с СПГ на европейском рынке говорит об увеличении поставок, которые обеспечит в основном Россия. По его словам, альтернативных источников практически нет. Норвегия сделать это не в состоянии из-за истощения месторождений в Северном море, а Алжир снизил экспорт на 20 процентов и сдаёт позиции крупного европейского поставщика из-за повышения внутреннего спроса.

Страны-производители

В 2018 году странами — лидерами по поставкам (чистый экспорт) сжиженного газа были (в млрд м³):

• Катар — 104,8;
• Австралия — 91,8;
• Малайзия — 33,0;
• Нигерия — 27,8;
• США — 26,3;
• Россия — 24,9;
• Индонезия — 20,8;
• Тринидад и Тобаго — 16,8;
• Алжир — 16,6;
• Оман — 13,6;
• Папуа-Новая Гвинея — 9,5.

Производство СПГ в России

См. также: Добыча полезных ископаемых в России

На сегодняшний день доля России на мировом рынке СПГ равна 6 % от общего объема. Согласно расчетам Министерства энергетики РФ, к 2025 году доля российского СПГ на мировой арене достигнет 15 %.

В России первый завод СПГ был построен в 2009 году — в рамках проекта Сахалин-2, в посёлке Пригородное на юге Сахалина. Завод был запущен 18 февраля 2009 года. Оператор строительства и проекта «Сахалин-2» — «Сахалин Энерджи Инвестмент Компани». По результатам работы в 2010 году завод вышел на проектную производственную мощность — 9,6 млн тонн СПГ (что эквивалентно 13 млрд м³ газообразного природного газа). Пущена уже третья очередь завода.

Ямал СПГ: компанией «Новатэк» (владелец контрольного пакета акций), совместно с французской «Total» и китайской «CNPC», реализован проект завода по сжижению природного газа на полуострове Ямал.

Экспорт СПГ в 2018 г. вырос на 70 %, составив почти 26 млрд м³.

В правительстве рассчитывают, что до 2025 года будут введены в работу еще три среднетоннажных СПГ-производства («Криогаз-Высоцк», «СПГ Горская» и регазификационный терминал в Калининградской области) и два малотоннажных производства (Южно-Сахалинск и в Кемеровская область).

Производство СПГ в Арктике, согласно проекту стратегии развития Арктики, вырастет до 46,7 млн тонн в 2024 году, 73,5 млн в 2030 и 120 млн в 2035 г.

Планируются к созданию:

• Проект «Балтийский СПГ» в Ленинградской области. В 2014 году прорабатывалось обоснование инвестиций в проект; начало выпуска продукции запланировано на 2024 год.
• «Арктик СПГ – 1» (19 млн т в год), «Новатэк»
• «Арктик СПГ-2» (запуск в 2023-2026): 19,8 млн кубометров; «Новатэк»/Mitsui & Co./JOGMEC
• «Обский СПГ» Ямале: мощность 5 млн т, запуск в 2022–2023 гг.; «Новатэк»
• «Печора СПГ»[источник не указан 201 день]: мощность — 4,3 млн т; сумма инвестиций — 4,0 млрд долл. («Роснефть» (50,1 %) / Alltech).
• также проектируется (с осени 2019) «Дальневосточный СПГ»: мощность 6,2 млн тонн; предварительные сроки запуска — 2025-2027 гг.

На конец 2019 года совокупная мощность СПГ-проектов в России достигала 28,5 млн тонн. При этом в 2018 г. производство СПГ в Арктике составило 10,6 млн т, согласно стратегии развития Арктики, разработанного Минвостокразвития,  его производство вырастет до 46,7 млн т в 2024 г., 73,5 млн т в 2030 г. и 120 млн т в 2035 г. В 2018 г. перевозки грузов по Северному морскому пути составили 20,2 млн т, в 2024 г. должны вырасти до 80 млн т, в 2030 г. – до 120 млн т и к 2035 г. – до 160 млн т, причём транзитные грузы вырастут с 0,49 млн до 10 млн т. Таким образом, сжиженный природный газ станет основным грузом, транспортируемым по Северному морскому пути до 2035 г.

В случае успеха реализации всех запланированных проектов в срок, к 2026-2027 гг. производство превысит 80 млн тонн, т.е. российские производители займут 15-20% рынка, в зависимости от состояния иностранных проектов.
Также планировались:

• Для транспортировки газа со Штокмановского месторождения потребителям в Атлантическом регионе (США, страны южной Европы) Газпром планировал (2007 г.) построить завод в Мурманской области (в деревне Териберка);
• 12 мая 2009 года, выступая на российско-японском бизнес-форуме, Владимир Путин заявил, что в Приморье будет построен второй завод по производству сжиженного природного газа[источник не указан 961 день].
• Проект «Владивосток СПГ» предполагал строительство на полуострове Ломоносова (бухта Перевозная) в Хасанском районе завода по производству сжиженного природного газа. Мощность завода, который будет состоять из двух технологических линий, составит не менее 10 млн тонн СПГ в год с возможностью расширения до 15 млн тонн, путём постройки третьей линии. Планировалось, что первая линия заработает уже в 2018 году.

Общая справка о метане

Под природными газами понимается метан СН4 – простейший углеводород без цвета и запаха. Метан – третий по распространенности газ во вселенной после водорода и гелия. О происхождении залежей природного газа в земной коре нет окончательного мнения, как и о происхождении нефти.

Природный газ содержит от 70 до 98% метана, остальное приходится на более тяжелые углеводороды: этан, пропан и бутан, а также неуглеводороды: воду, сероводород, углекислый газ, азот, гелий и другие инертные газы. Перед подачей в газотранспортную систему (ГТС) природный газ необходимо очистить и осушить, избавившись от воды, сероводорода, отделить тяжелые углеводороды и другие примеси. В магистрали пары воды могут конденсироваться или образовывать с газом кристаллические соединения – гидраты – и скапливаться на изгибах трубопровода, затрудняя продвижение газа. Сероводород вызывает сильную коррозию газового оборудования. В зависимости от состава природного газа применяют различные технологии осушки и разделения газов. Таким образом, остается чистый метан с незначительными примесями. Через ГТС метан поступает потребителям. Если ваше жилище подключено к газораспределительной системе, то на кухне в конфорке у вас горит именно метан. Этим же метаном после сжатия или сжижения заправляют газобаллонную технику.

Метан – газ без запаха, характерный аромат («При запахе газа звонить 09») ему придают меркаптаны, которые впрыскивают в газ перед закачкой в ГТС (16 г на 1000 м3). Этот метод придумали для обнаружения утечек из ГТС, протяженность которой насчитывает тысячи километров. При утечке меркаптановая отдушка привлекает ворон, скопища которых легко обнаружить во время облета трубопровода на вертолете.

Метан в 1,6 раза легче воздуха и при утечке моментально улетучивается. Метан взрывоопасен при концентрации в воздухе от 4,4 до 17%. Самая взрывоопасная концентрация – 9,5%. Определить наличие в воздухе метана легко по меркаптановым ароматам. В местах природного образования метана, где невозможно его определить по запаху, например в шахтах, используют газоанализаторы. Первыми шахтными газоанализаторами были канарейки. Газобаллонную технику хранят на открытых стоянках, а закрытые ремонтные зоны оснащают принудительной вытяжной вентиляцией. На магистральном газе без какой-либо подготовки работают энергетические установки различной мощности, подключенные непосредственно к трубе.

СПГ — экологический вид топлива

Имея хорошие энергетические характеристики и высокое октановое число, сжиженный газ используется не для одной лишь газификации населенных пунктов и объектов промышленности, но и как моторное топливо на различных видах транспорта. Физико-химические, энергетические и экологические свойства природного газа делают его довольно перспективным видом топлива, использование которого может дать ощутимый положительный эффект в некоторых вопросах. Экологическая безопасность и топливная экономичность двигателей, работающих на природном газе, снижение износа деталей газового двигателя, уменьшение расхода масла — вот характерные особенности.

Применение СПГ на транспорте преследует следующие цели:

• Экономию денежных средств на покупку топлива, так как цена эквивалентного количества сжиженного газа ниже, чем бензина или дизельного топлива
• Обеспечение в перспективе устойчивого топливоснабжения  (учитывая динамику изменения объемов нефтегазодобычи, сравнительный анализ запасов нефти и газа, прогнозы истощения месторождений)

СПГ как моторное топливо для автомобильного транспорта применяют в Соединенных Штатах Америки, Франции, Нидерландах, Норвегии, Германии и  других странах. Помимо автотранспорта, сжиженный газ в качестве моторного топлива применяется и на других видах транспорта (водный — газовозы, железнодорожный — газотепловозы). На сегодняшний день уже  насчитывается более двух сотен морских  судов-метановозов, которые используются для транспортировки СПГ  и применяют его в качестве моторного топлива. Во многих развитых странах ведутся работы по использованию сжиженного природного газа на морском, речном и ж/д транспорте.

На сегодняшний день применение СПГ в качестве моторного топлива – довольно интенсивно развивающееся направление, которое  в дальнейшем должно стать самостоятельной отраслью экономики развитых стран.

Описание

Принцип работы корректоров состоит в измерении входных электрических сигналов, поступающих от датчиков расхода, температуры, давления и других параметров газа, транспортируемого по трубопроводу, с последующим расчетом значений расхода и объема газа, приведенных к стандартным условиям (Тс=20 °С, Рс=0,101325 МПа).

Корректоры используются в составе узлов учета природного газа, содержащих до двух трубопроводов, на которых в качестве датчиков параметров газа могут быть установлены:

—    два преобразователя расхода с импульсным выходным сигналом с нормированной ценой импульса и частотой следования импульсов до 1000 Гц;

—    два преобразователя температуры (термопреобразователи сопротивления) с характеристикой Pt100, 100П, 100М;

—    восемь преобразователей давления и разности давлений с выходным сигналом 4-20 мА.

В составе узлов учета корректоры обеспечивают:

—    измерение расхода и объема газа при рабочих условиях, давления и температуры;

—    вычисление расхода и объема газа, приведенных к стандартным условиям, и средних значений температуры и давления;

—    вычисление суммарного по обоим трубопроводам стандартного объема, в том числе сверхнормативного;

—    архивирование измеренных и вычисленных параметров в часовом, суточном и месячном архивах;

—    архивирование сообщений об изменениях настроечных параметров и сообщений о нештатных ситуациях;

—    контроль измеряемых и вычисляемых параметров на соответствие допустимым диапазонам, в том числе допустимых потерь давления на элементах измерительного участка трубопровода;

—    показания измеренных и вычисленных параметров на встроенном табло и дистанционно, посредством двух коммуникационных портов RS232;

—    ведение календаря и времени суток и учет времени работы (счета).

Программное обеспечение (ПО) корректоров встроенное, неперезагружаемое, метрологически значимое, реализует вычислительные, диагностические и интерфейсные функции согласно эксплуатационной документации.

Идентификационные данные ПО приведены в таблице 1. Уровень защиты от непреднамеренных и преднамеренных изменений «С» по МИ 3286-2010.

Пределы допускаемой погрешности корректоров установлены с учетом влияния ПО на метрологические характеристики.

Таблица 1

Корректор СПГ742. Вид сзади. Схема пломбирования

Рекуперация холода из СПГ

По соображениям рационализации производства и экономии энергии в процессе регазификации можно рассмотреть различные способы утилизации холода СПГ в потребляющих холод отраслях промышленности вместо того, чтобы просто выпускать его в окружающую среду.

Анализ энтальпийной диаграммы одного из СПГ при данном давлении позволяет оценить количество тепла, необходимого для его разогрева, или наоборот, количество холода, которое он может отдать.

Количество холода зависит от состава СПГ, его давления и температуры, при которых снимается холод. Это количество: больше при низком, чем при высоком давлении; при данном давлении зависит от уровня температуры; изменение энтальпии СПГ в зависимости от температуры нелинейно.

Холод, заключенный в СПГ, может быть использован для охлаждения другого тела непосредственно теплопередачей. Эта отдача тепла может быть напрямую оценена по изменению энтальпии СПГ. Доля холода от заключенного в СПГ общего его количества, которая может быть рекуперирована на трех температурных уровнях, показана в нижеследующей таблице:

С другой стороны, холод, заключенный в СПГ, может быть превращен в работу в термодинамическом цикле с двумя изотермами между температурой холодного источника, которым является СПГ, и температурой горячего источника. Максимальное значение рекуперируемой работы может быть рассчитано, принимая в качестве горячего источника окружающую среду с температурой 25°С, что идеально подходит для температуры СПГ, исходя из второго начала термодинамики:

dW = dQ (1 – T/T), где

T – температура СПГ (T < T);

dQ – теплота, переданная в цикле;

dW < 0, так как вырабатывается в цикле, по абсолютному значению

R = dW/dQ = T/T – 1

Эффективность R превращения холода СПГ в работу уменьшается с увеличением температуры СПГ и, следовательно, это превращение более рентабельно для СПГ на самом низком температурном уровне.

В заключение отметим, что при очень низких температурах количество располагаемого холода не очень значительно (1/4 располагаемого количества между –150°С и –100°С), но позволяет получить большую часть полной работы, которая может быть рекуперирована (1/2) (Р = 9,0 МПа).

Имеются способы утилизации холода СПГ по каждому из таких двух путей – теплопередачей или преобразованием в работу, которые являются внутренними или внешними по отношению к собственно регазификации СПГ.

 Работа, эквивалентная одной фригории (единицы холода),
в зависимости от температуры.

Для безопасности

Общественный совет Минприроды сформировал проект мер по улучшению экологической ситуации в Арктике. Документ будет направлен на рассмотрение в Минприроды уже в среду, 5 августа. «Известия» ознакомились с ним. Один из предлагаемых шагов — перевести предприятия Арктики с нефтепродуктов (дизельного топлива, бензина, керосина и др.) на сжиженный природный газ (СПГ). По предварительным подсчетам, на это компаниям понадобится около пяти лет.

Как рассказал «Известиям» замглавы Общественного совета Александр Закондырин, переход на СПГ исключит риски аварийных разливов нефти в регионе. Он подчеркнул, что вопрос выделения средств еще не решен. Речь может идти как о государственной программе, так и о финансировании со стороны самих компаний.

арктика

Последствия разлива нефтепродуктов на Норильской ТЭЦ-3

Фото: РИА Новости/пресс-служба губернатора Красноярского края

Ликвидация нефтяных разливов в Арктике представляет серьезную проблему из-за климатических особенностей региона, пояснил «Известиям» исполнительный директор Российского газового общества Роман Самсонов. Так, лед быстро впитывает нефть, а оперативные действия по ликвидации практически невозможны из-за больших расстояний, а также низких температур на этой территории. Более того, сейчас просто нет технологий, которые позволят нейтрализовать катастрофу в Арктической зоне, добавил эксперт.

Отказ от использования нефтяного топлива в Арктике требует детальной проработки, сказали «Известиям» в пресс-службе Минприроды. В ведомстве уже изучают предложения экспертов. Ранее они обсуждались на заседании Общественного совета при министерстве.

В пресс-службе вице-премьера Виктории Абрамченко, курирующей экологические вопросы, сказали «Известиям», что рассмотрят конкретные предложения, как только они поступят.

–– Мы поддерживаем инициативы, которые будут направлены на снижение выбросов загрязняющих веществ и в целом на улучшение экологической ситуации, — подчеркнули в пресс-службе. — Но необходимо аккуратно подходить к ограничениям, учитывать существующую инфраструктуру и мощности в регионах.

В Минэнерго на момент публикации не ответили на запрос «Известий».

При этом инициативу Общественного совета поддержали в Минвостокразвития.

— Это предложение, безусловно, является разумным с точки зрения обеспечения экологической безопасности в Арктике, — сказал «Известиям» замминистра по развитию Дальнего Востока и Арктики Александр Крутиков.

арктика

ТЭЦ-3 в Норильске

Фото: РИА Новости/пресс-служба «Норникеля»

По его словам, министерство уже предусмотрело комплекс мер, расширяющих использование СПГ на морском и речном транспорте в акватории Севморпути. Это заложено в проекте стратегии развития Арктической зоны до 2035 года, работу над которым ведомство уже завершило. Включение такой задачи в стратегию поддержали все федеральные ведомства без исключения, отметил Александр Крутиков. Хотя говорить о конкретных сроках реализации пока рано, уточнил он.

Вопрос использования нефтяного топлива в Арктике обострился в конце мая, после масштабного разлива дизеля в Норильске. Эта экологическая катастрофа стала одной из крупнейших в истории России. Из резервуара на территории ТЭЦ-3 (принадлежит «Норникелю») вытекло 21 тыс. т нефтепродуктов, что привело к загрязнению рек Далдыкан и Амбарная. Концентрация вредных веществ в них превысила норму в десятки тысяч раз. На ликвидацию последствий аварии понадобится не один год. 4 августа «Норникель» представил черновик плана работ до 2025-го. Росприроднадзор оценил экологический ущерб почти в 148 млрд рублей — беспрецедентная для страны сумма.

Способы хранения и транспортировки

Танкер с СПГ прибывает в порт Бостона

Доставка СПГ — это процесс, включающий в себя несколько стадий. Сначала происходит трансформация природного газа в СПГ на заводах по сжижению газа, которые обычно располагаются рядом с районами добычи природного газа. СПГ хранится в специальных криоцистернах, устроенных по принципу сосуда Дьюара. Транспортируется СПГ на специализированных морских судах — газовозах, оборудованных криоцистернами, а также на спецавтомобилях. Регазифицированный СПГ транспортируется конечным потребителям по трубопроводам.

Полная технологическая цепь СПГ от скважины до потребителя отражена на видео Liquefied Natural Gas (LNG) value chain

Считается, что транспортировка газа в виде СПГ становится более экономичной по сравнению с трубопроводом на расстояниях более нескольких тысяч километров.

Принцип стрельбы из гранатомета

Для загрузки снаряда влево откидывается сопло, досылка заряда проводится вручную. При закрытии затвора происходит замыкание контактов электрической цепи, встроенной в узел. Наводчик взводит пусковой механизм, используя предназначенную для этого рукоятку. Он же ожидает команды для нажатия гашетки, приводящей генератор. Он подает разряд, запускаемый электрикой в казенной части. Воспламенитель гранаты зажигает пусковой заряд, боеприпас выталкивает из ствола. Диафрагма остается в стволе.

Памятка на боеприпасе

Граната начинает вращаться в процессе движения по стволу за счет отверстиям в хвостовой части. Так повышается кучность, поскольку вращение стабилизирует снаряд.

Во время разгона боеприпаса по стволу увеличивается давление пороховых газов. При достижении предельных показателей разрушается диск, находящийся в хвостовой части, оставшейся в стволе. За счет этого избыточное давление выходит через сопло, минимизируется отдача.

После выхода из ствола на хвостовой части гранаты раскрываются лопасти. Происходит это за счет центробежной силы и давления набегающего потока воздуха. Маршевый двигатель запускается в 15-20 метрах от гранатомета.

Расчет может не дожидаться завершения полета, как это требуется для управляемых ракет. Можно сразу после выстрела откинуть затвор и зарядить новую гранату. Оставшаяся от предыдущего снаряда часть выбрасывается автоматически при открытии затвора.