Сжиженный и сжатый природный газ
Газ — как много в этом слове, и как много физических состояний он может иметь.
В этой статье мы подробно остановимся на сжиженном и сжатом газе, способах его получения, хранения и транспортировки.
Сжиженный природный vs сжатый природный газ
Газ является природным естественным ресурсом, который добывается из недр Земли, обрабатывается специальным образом и доставляется до потребителя.
Вне зависимости от способа обработки, газ необходимо где-то и как-то хранить, а затем транспортировать до места эксплуатации. Не всегда, а практически никогда, газовое месторождение располагается рядом с потребителем, когда можно было бы всего лишь построить магистральный трубопровод и пустить газ по трубе. Приходится искать пути и способы безопасной и экономически выгодной доставки газа.
И вот тут появляется два термина: сжиженный газ и сжатый газ. Оба типа газа представляют собой жидкую фазу, полученную различными технологиями:
- сжиженный газ искусственно доводится до жидкого состояния путем его охлаждения до приблизительно -160ºС (температуры сжижения)
- сжатый газ сжижается путем увеличения давления его хранения и транспортировки
Сжиженный газ (природный)
Сжиженный природный газ СПГ относится к криогенным жидкостям, то есть к жидкостям, температура хранения которых ниже -100ºС. Плотность СПГ в 2 раза меньше плотности воды. СПГ- это прозрачная жидкость, не имеющая запаха.
Получение сжиженного природного газа СПГ происходит в специальных установках, где газ последовательно проходит несколько стадий охлаждения до температуры -158. -163°С и сжатия в 5-12 раз. Из-за сложности процесса сжижение газа считается высокоэнергозатратным производством, на которое расходуется до 10-25% конечного продукта.
Природный газ сжижается исключительно только для удобства его транспортировки, так как занимает значительно (почти в 600 раз) меньше объема, чем в газовом состоянии. Для потребления СПГ преобразуется обратно в газовое состояние, для чего используется специальное оборудование — регазификационные установки, в которых происходит испарение газа без участия воздуха.
Хранение осуществляется при температуре кипения в изотермических резервуарах и емкостях наземного и подземного размещения. Нужная температура поддерживается благодаря испарению газа. Да-да, именно испарению, когда давление насыщенных паров близко к атмосферному.
Наземные емкости могут иметь цилиндрическую и шарообразную форму. Подземные и обвалованные емкости изготавливаются цилиндрическими. Их особенностью является наличие двух стенок, между которыми находится криогенные жидкости, которые поддерживают необходимую минусовую температуру. Из-за свойств хранимого газа резервуары изготавливаются из специальных металлов, имеющих низкий коэффициент теплового расширения и высокой степенью сопротивляемости к охрупчиванию при низких температурах хранения. Дополнительно резервуары тепло- и гидроизолируются.
Транспортировка СПГ до регазификационных заводов происходит в специальных изотермических сосудах и криоцистернах наземным или водным транспортом. До непосредственного потребителя газ поставляется по трубопроводам.
Физические свойства сжиженного природного газа позволяют получать из него широкие фракции легких углеводородов (этан, пропан, бутан, пентан и др.), которые, в свою очередь, потом выступают в качестве нефтехимического сырья и газомоторного топлива.
Сжатый (компримированный) газ
Особенностью сжатого природного газа КПГ является то, что он может использоваться в том же состоянии, что и транспортируется и хранится. Объясним почему.
Компримированный газ получается за счет увеличения его давления до 20 МПа, позволяющим уменьшить его в объеме до 200 раз. Сжатие газа осуществляется на специальных компрессорных установках или непосредственно на станциях АГНКС (если речь идет о газомоторном сжатом топливе). Кроме использования в качестве топлива, КПГ заливается в межпластовое пространство для поддержания давления, а также является промежуточным этапом при производстве сжиженного природного газа. При необходимости сжатый газ может также транспортироваться до потребителя посредством магистральных трубопроводов.
На заводах и установках по компримированию природного газа он (газ) осушается и под высоким давлением, то есть сжатый, подается для хранения в резервуары цилиндрической или шаровой формы.
Получение, транспортировка и хранение сжатого природного газа является менее энергозатратным, так как технологический процесс сжатия проще, нежели процесс сжижения при критических температурах. К тому же, емкости для хранения КПГ не такие технические сложные изделия по сравнению с криогенными резервуарами, хотя тоже имеют свою специфику. А получение паровой фазы достигается путем «выпуска» газа из емкости, в то время как, для эксплуатации сжиженного газа необходимы регазификационные установки.
Источник
Транспортировка и хранение СПГ
Сжиженный природный газ (СПГ) – это газ, который был сжат до жидкого состояния, чтобы облегчить его транспортировку и хранение. Транспортировка СПГ стала все более значимой в свете растущего спроса на газ в мире. В то время как раньше многие страны полагались на трубопроводы для транспортировки газа, сегодня СПГ является более популярным вариантом благодаря своей удобной транспортировке.
Основные принципы транспортировки СПГ включают хранение и перевозку газа в специальных танках и контейнерах. Для транспортировки СПГ используются различные технологии, такие как жидкостные газовозы, газопроводы и контейнеры для СПГ.
Технологии транспортировки СПГ
Газовозы
Жидкостные газовозы – это транспортные суда, специально предназначенные для транспортировки СПГ. Они оснащены специальными танками, которые обеспечивают хранение газа в жидком состоянии. Жидкостные газовозы являются одним из наиболее распространенных способов транспортировки СПГ в мире, особенно для доставки СПГ на территории, где нет доступа к газопроводам.
Газопроводы
Газопроводы – это трубопроводы, специально предназначенные для транспортировки газа. Газопроводы могут быть использованы для транспортировки СПГ, но только в том случае, если они специально адаптированы для этой цели. Газопроводы являются наиболее экономически выгодным способом транспортировки СПГ на большие расстояния, но они требуют значительных инвестиций в инфраструктуру и могут быть нерентабельными в случае, если необходимо доставить газ на сравнительно небольшие расстояния.
Танк – контейнеры
Контейнеры для СПГ – это маленькие контейнеры, которые могут быть использованы для транспортировки СПГ в морском, железнодорожном или автомобильном транспорте. Эти контейнеры обеспечивают безопасное хранение и перевозку СПГ. Они имеют специальные изоляционные материалы и системы регулирования давления, которые позволяют поддерживать газ в жидком состоянии в течение всего пути.
Инновации
Транспортировка СПГ продолжает развиваться, и в отрасли появляются новые инновации и технологии, которые обеспечивают более эффективную и безопасную доставку газа. Одним из активно исследуемых направлений является развитие более экологически устойчивых способов транспортировки СПГ, таких как использование сжатого природного газа (СНГ) вместо традиционного дизельного топлива для судов и транспортных средств.
Также исследуются возможности использования новых материалов для конструкции контейнеров и танков, которые обеспечат лучшую изоляцию и более длительное сохранение СПГ в жидком состоянии.
Технологии хранения СПГ
Сжиженный природный газ (СПГ) требует специальных технологий и инфраструктуры для эффективного и безопасного хранения. Существует несколько технологий хранения СПГ, включая сферические резервуары, цилиндрические резервуары и криогенные резервуары. Каждая из этих технологий имеет свои особенности и применяется в зависимости от конкретных условий и требований.
Сферические резервуары
Сферические резервуары являются одним из наиболее распространенных способов хранения СПГ. Они имеют форму сферы и обеспечивают равномерное распределение давления на всю поверхность резервуара. Это обеспечивает стабильное и безопасное хранение СПГ при высоких давлениях. Сферические резервуары обычно изготавливаются из специальных материалов, таких как сталь или алюминий, которые обладают высокой прочностью и способностью выдерживать низкие температуры, свойственные СПГ. Эти резервуары также обладают хорошей устойчивостью к внешним воздействиям, таким как ветер или землетрясения.
Цилиндрические резервуары
Цилиндрические резервуары представляют собой вертикальные или горизонтальные цилиндры, используемые для хранения СПГ. Они имеют более компактные размеры по сравнению со сферическими резервуарами, что делает их более удобными для размещения на территориях с ограниченным пространством. Цилиндрические резервуары обычно изготавливаются из высокопрочной стали и обладают специальными системами изоляции, чтобы минимизировать потери СПГ из-за испарения. Они также обеспечивают надежную защиту от внешних факторов и механических повреждений.
Криогенные резервуары
Криогенные резервуары предназначены для хранения СПГ при крайне низких температурах. СПГ хранится в жидком состоянии при очень низких температурах, близких к -162 °C (-260 °F). Криогенные резервуары обеспечивают оптимальные условия для поддержания СПГ в жидком состоянии в течение длительного времени.
Криогенные резервуары имеют изоляционные системы, которые позволяют поддерживать низкую температуру внутри резервуара и предотвращать нагревание от окружающей среды. Они обычно изготавливаются из специальных материалов, таких как нержавеющая сталь или алюминий, с учетом требований к низкотемпературной эксплуатации.
Криогенные резервуары могут иметь различные конфигурации, включая вертикальные и горизонтальные типы. Они также оснащены системами контроля и безопасности, чтобы обеспечить надежную работу и предотвратить возможные утечки или аварийные ситуации.
Инновации и развитие
Транспортировка СПГ играет важную роль в глобальной энергетической индустрии. Она позволяет доставлять природный газ на большие расстояния и обеспечивать его доступность для различных рынков и потребителей. Жидкостные газовозы, газопроводы и контейнеры для СПГ являются основными технологиями, используемыми для транспортировки газа.
Современные исследования и инновации направлены на постоянное улучшение технологий хранения СПГ. Научные и инженерные исследования стремятся разработать более эффективные и безопасные методы хранения, с учетом повышенных требований к энергоэффективности и устойчивости окружающей среды.
Одной из перспективных областей развития является использование технологий для создания более эффективных резервуаров. Например, разработка новых композитных материалов может снизить вес резервуаров и улучшить их теплоизоляционные свойства. Также исследуются методы оптимизации систем управления и мониторинга, чтобы обеспечить более точное контролирование состояния резервуаров и своевременное обнаружение возможных проблем.
Важным направлением в инновациях хранения СПГ является разработка более компактных и мобильных решений. Например, развитие малогабаритных контейнеров для СПГ позволяет эффективно хранить и транспортировать газ на небольших удаленных объектах или в труднодоступных регионах.
Кроме того, развитие технологий хранения СПГ включает исследования в области возобновляемых источников энергии. Разработка систем хранения СПГ, интегрированных с производством возобновляемых энергетических ресурсов, позволяет эффективно использовать СПГ в качестве запасного источника энергии для пиковых нагрузок или временного отсутствия возобновляемой энергии.
Источник