Зріджений природний газ (СПГ), технології скраплення, енергоресурси, паливо
Енергоресурси, паливо // Зріджений природний газ (СПГ), технології скраплення
Зріджений природний газ (СПГ) - природний газ, штучно зріджений шляхом охолодження до -160 ° C, для полегшення зберігання і транспортування.
СПГ є безбарвною рідиною без запаху, щільність якої в 2 рази менше щільності води.
На 75-99% складається з метану. Температура кипіння -158 ... -163 ° C.
У рідкому стані не горючий, не токсичний, не агресивний.
Для використання піддається випаровуванню до вихідного стану.
При згорянні парів утворюється діоксид вуглецю і водяна пара.
У промисловості газ зріджують як для використання в якості кінцевого продукту, так і з метою використання в поєднанні з процесами низькотемпературного фракціонування ПНГ і природних газів, що дозволяють виділяти з цих газів газовий бензин, бутан, пропан і етан, гелій.
СПГ отримують з природного газу шляхом стиснення з подальшим охолодженням.
При зріджуванні природний газ зменшується в об'ємі приблизно в 600 разів.
1 тонна СПГ - це приблизно 1,38 тис м3 природного газу.
Процес зрідження йде ступенями, на кожній з яких газ стискається в 5-12 разів, потім охолоджується і передається на наступний щабель.
Власне скраплення відбувається при охолодженні після останньої стадії стиснення.
Процес зрідження таким чином вимагає значної витрати енергії - до 25% від її кількості, що міститься в зрідженому газі.
Нині застосовуються 2 техпроцесу:
- конденсація при постійному тиску (компримування), що досить неефективно через енергоємності
- теплообмінні процеси: рефрижераторний - з використанням охолоджувача і турбодетандерний / дросселирование з отриманням необхідної температури при різкому розширенні газу.
У процесах скраплення газу важлива ефективність теплообмінного обладнання та теплоізоляційних матеріалів.
При теплообміні в кріогенної області збільшення різниці температурного перепаду між потоками всього на 0,5ºС може привести до додаткової витрати потужності в інтервалі 2 - 5 кВт на стиск кожних 100 тис м 3 газу.
Недолік технології дросселирования - низький коефіцієнт зрідження - до 4%, що передбачає багаторазову перегонку.
Застосування компресорно-детандерної схеми дозволяє підвищити ефективність охолодження газу до 14% за рахунок здійснення роботи на лопатках турбіни.
Термодинамічні схеми дозволяють досягти 100% ефективності скраплення природного газу:
- каскадний цикл з послідовним використанням в якості холодоагентів пропану, етилену і метану шляхом послідовного зниження їх температури кипіння,
- цикл з подвійним холодоагентом - сумішшю етану і метану,
- розширювальні цикли скраплення.
Процес зрідження газу:
- установка попереднього очищення і скраплення газу,
- технологічні лінії виробництва СПГ.
- резервуари для зберігання, в тч спеціальні кріоцістерни, влаштовані за принципом судини Дюара.
- для завантаження на танкери - газовози,
- для забезпечення заводу електроенергією і водою для охолодження.
Існує технологія, що дозволяє заощадити на зріджуванні до 50% енергії, з використанням енергії, що втрачається на газорозподільних станціях при дроселюванні природного газу від тиску магістрального трубопроводу (4-6 МПа) до тиску споживача (0,3-1,2 МПа).
При цьому використовується як власне потенційна енергія стисненого газу, так і природне охолодження газу при зниженні тиску.
При цьому додатково економиться енергія, необхідна для підігріву газу перед подачею до споживача.
Чистий СПГ не горить, сам по собі не запалюється і не вибухає.
На відкритому просторі при нормальній температурі СПГ повертається в газоподібний стан і швидко розчиняється в повітрі.
При випаровуванні природний газ може спалахнути, якщо станеться контакт з джерелом полум'я.
Для займання необхідно мати концентрацію випарів в повітрі від 5% до 15%.
Якщо концентрація до 5%, то випарів недостатньо для початку загоряння, а якщо більше 15%, то в навколишньому середовищі стає занадто мало кисню.
Для використання СПГ піддається регазифікації - випаровуванню без присутності повітря.
СПГ є важливим джерелом енергоресурсів для багатьох країн, в тому числі Японії, Франції, Бельгії, Іспанії, Південній Кореї.
Доставка СПГ - це процес, що включає в себе кілька етапів:
- Транспортується СПГ на спеціалізованих морських судах танкерах - газовозах, обладнаних кріоцістернамі, а також на спецавтомобілях.
- Потім СПГ регазіфіціруется.
Регазіфіцірованний СПГ транспортується кінцевим споживачам по газопроводах.