- Главные экспортёры и импортёры
- Импорт спг в западную европу
- История
- Моторное топливо
- Новые стратегии россии в сфере спг
- Оборудование для сжиженного природного газа
- Примечания
- Производство спг в россии
- Свойства сжиженного нефтяного газа
- Сжиженный нефтяной газ
- Сжиженный природный газ
- Сжиженный природный газ — производство, хранение, перевозка
- Способ получения
- Страны-производители
- Сферы применения
- Технология получения спг
- Физические и химические характеристики
Главные экспортёры и импортёры
| Экспортёр | Объём, млн. т | Примечание | Импортёр | Объём, млн. т | Примечание |
|---|---|---|---|---|---|
| Катар | 77,80 | 52,36 → Азия 23,52 → Европа 1,92 → Африка и Бл. Восток | Япония | 76,87 | 29,84 ← Австралия 9,35 ← Малайзия 8,34 ← Катар 6,34 ← Россия … 3,64 ← США |
| Австралия | 75,39 | 75,33 → Азия 0,06 → Африка и Бл. Восток | Китай | 61,68 | 28,16 ← Австралия 7,48 ← Малайзия 8,49 ← Катар 2,85 ← Россия … 0,27 ← США |
| США | 33,75 | 12,54 → Азия 12,72 → Европа 7,13 → Америка 1,37 → Африка и Бл. Восток | Юж. Корея | 40,14 | 11,12 ← Катар 7,59 ← Австралия 5,05 ← США |
| Россия | 29,32 | 13,58 → Азия 15,07 → Европа …6,6 → Великобритания …4,7 → Италия 0,06 → Америка 0,61 → Африка и Бл. Восток | Индия | 23,98 | 9,74 ← Катар |
| Малайзия | 26,21 | 26,21 → Азия | Тайвань | 16,66 | 4,67 ← Катар 4,39 ← Австралия |
| Нигерия | 20,84 | Испания | 15,72 | ||
| Индонезия | 15,47 | Франция | 15,57 | ||
| Тринидад и Тобаго | 12,50 | Великобритания | 13,55 | ||
| Алжир | 12,23 | Италия | 9,77 | ||
| Оман | 10,26 | Турция | 9,37 | ||
| Весь мир | 354,7 |
Импорт спг в западную европу
На территории Европы расположено около тридцати крупных регазификационных терминалов, суммарная мощность которых по состоянию на конец 2022 г. превышала 218 млрд м³ в эквиваленте природного газа. Однако в число крупнейших потребителей СПГ европейские страны не входят.
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 2022 г. загрузка мощностей терминалов колебалась от 19 % в Нидерландах и 20 % в Великобритании до 31 % в Бельгии и 37 % в Италии[27].
Польша планирует стать одним из газовых хабов Европы за счёт импорта СПГ, в основном из США и Катара. Импорт СПГ в Польше остается спорным, т. к. само государство на 50 % обеспечивает собственные энергетические нужды за счёт поставок трубопроводного газа из России.
В октябре 2022 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[29].
История
- 1912 год — построен первый экспериментальный завод, не использовался для коммерческих целей. В 1917 году в США был получен первый СПГ. Развитие трубопроводных систем доставки надолго отложило совершенствование этой технологии.
- 1941 год — в Кливленде (штат Огайо, США) впервые налажено масштабное производство сжиженного природного газа.
- 1944 год — первая и самая серьёзная по сей день катастрофа, унёсшая 128 жизней. Основной причиной катастрофы послужил неправильный выбор металла для танков.
- 1959 год — осуществлена первая поставка сжиженного природного газа из США в Великобританию на модифицированном танкере времен Второй мировой войны. В этом же году газ был поставлен из США в Японию.
- 1964 год — построен завод в г. Арзев (Алжир); начались регулярные перевозки танкерами; начал работать первый терминал по регазификации во Франции.
- 1969 год — начало долгосрочных поставок из США в Японию — соглашения действуют более 40 лет.
- 1971 год — начались поставки из Ливии, завод в Марса-эль-Брега (сейчас Эль-Бурайка), в Испанию и Италию.
- 1972 год — производство СПГ началось в Брунее — завод в Лумуте.
- 1977 год — на рынок сжиженного природного газа вышла Индонезия.
- 1983 год — начато производство в Малайзии — объём поставок в Японию составил 8 млн тонн.
- 1989 год — началось производство в Австралии — объём 6 млн тонн в год.
- 1990-е — Индонезия становится одним из основных производителей и экспортеров СПГ в Азиатско-Тихоокеанском регионе — 22 млн тонн в год.
- 1997 год — Катар становится одним из экспортеров СПГ[31].
- 2009 год — запущен первый в России завод СПГ, порт Пригородное (Корсаков, Сахалинская область, проект «Сахалин-2»), объём резервуаров 200 тыс. м³.
- 2021 год — Объём реализации СПГ в мире составил 380 млн тонн. Из них 80 млн тонн реализовано на рынке Европы[32][33].
Моторное топливо
Начиная с 1990-х годов появляются различные проекты использования СПГ в качестве моторного топлива на водном[5], железнодорожном и даже автомобильном транспорте, чаще всего с использованием переоборудованных газодизельных двигателей[6] — до этого основной формой метанового топлива для транспорта всегда был компримированный (сжатый) природный газ (КПГ).
На судах СПГ как основной вид топлива используется как на грузовых, так и на пассажирских перевозках:
В России выпускается тепловоз ТЭМ19, работающий на СПГ[8][9]. В США и Европе появляются проекты по переводу грузового автомобильного транспорта на СПГ[10][11].
Разрабатываются ракетные двигатели, использующие в качестве топлива «СПГ жидкий кислород» (данный вид двигателей имеет ряд преимуществ).
Новые стратегии россии в сфере спг
Новая тактика России поможет увеличить объемы производства сжиженного природного газа и включить процесс производства в систему развития газотранспортной системы (ГТС). Россия будет использовать весь потенциал ГТС благодаря новой стратегии по использованию сжиженного природного газа (СПГ).
Производство СПГ планируется включить в стратегию развития газотранспортной системы. Благодаря этому все мощности ГТС можно будет задействовать для производства СПГ (газоперерабатывающие заводы Балтийский СПГ, Амурский ГПЗ, Дальневосточный СПГ и Владивосток СПГ).
Это увеличит эффективность всей системы. Согласно российской стратегии по СПГ до 2035 года, «Роснефть» намерена построить три проекта мощностью до 95 миллионов тонн в год. Благодаря этому Россия станет одним из лидеров производства СПГ. Похожие проекты разрабатываются и в других компаниях, например, в «Новатэке».
Развитая структура ГТС исполнит роль транспорта для сети СПГ-заводов, которые удобно разместить в местах с готовой инфраструктурой и рабочей силой и высоким спросом на готовую продукцию. Ведется строительство СПГ-завода «Сахалин-1» мощностью 6,2 млн. т.
«Роснефть» планирует инвестировать три СПГ–проекта общей стоимостью не менее $100 млрд. (Дальневосточного СПГ, Кара СПГ, Арктик СПГ-2).
Реализация всех трех СПГ-проектов позволит стать России одним из крупнейших производителей СПГ в мире наравне с «большой тройкой» (Катар, Австралия и США).[24]
Оборудование для сжиженного природного газа
Чтобы обеспечить высокий уровень доступности газовых месторождений (касательно шельфовой добычи), используются особые морские суда и плавательные платформы (фирмы Shell), имеющие холодильное оборудование – фактически, газ сжижается по механизму in siutu.На заводе по производству СПГ в России присутствует следующее оборудование:
- аппараты, которые отвечают за исходные вещества, к примеру, система очистки газа
- машины для основного цикла процесса
- системы оборотной воды, конденсата, технологического пара
- герметичные емкости, в которых хранятся жидкости, к примеру, сосуд Дуара
- аппараты для загрузки и перевозки сжиженного газа без потерь на испарение
- танкеры и прочие средства транспортировки
- механизмы бесперебойной подачи электроэнергии и холодной воды, которая выступает хладагентом.
В последние годы все больше внимания уделяется особой технологии, которая позволяет экономить примерно половину затрат энергии на получение конечного продукта. В основе такой технологии лежит использование собственной энергии (потенциальной) сжиженного газа и естественного охлаждения потока в условиях уменьшении давления в магистральном трубопроводе до отметки потребительского давления (примерно с 6 МПа до 1,2 МПа).
Примечания
- ↑ (недоступная ссылка с 10-11-2022 [1966 дней])Сжиженный природный газАрхивная копия от 31 августа 2009 на Wayback Machine
- ↑http://en.murmanshelf.ru/files/statoil_seminar_2022/1_Overview.pdf#page=6
- ↑ 12Liquefied Natural Gas: Understanding the Basic Facts (англ.). US Department of Energy (DOE) Office of Fossil Energy, National Energy Technology Laboratory (August 2005). Дата обращения: 10 ноября 2022.
- ↑Майорец М., Симонов К., 2022, с. 40.
- ↑Природный газ на водном транспорте, 1986.
- ↑Гайнуллин Ф. Г., Гриценко А. И., Васильев Ю. Н., Золотаревский Л. С. Природный газ как моторное топливо на транспорте. — М.: «Недра», 1986.
- ↑Первый лайнер AIDA на сжиженном газе спущен на воду, CruiseRadar (22 августа 2022). Дата обращения 6 сентября 2022.
- ↑Локомотив с американским сердцем.
- ↑На МЖД испытали тепловоз на сжиженном газеАрхивная копия от 17 мая 2022 на Wayback Machine
- ↑Перспективы США: перевод грузового транспорта на природный газ (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения: 16 мая 2022.Архивировано 17 мая 2022 года.
- ↑Сжиженный природный газ (СПГ) как альтернатива нефти в транспортном секторе
- ↑ (недоступная ссылка с 10-11-2022 [1966 дней])Сахалинский завод СПГАрхивировано 31 октября 2009 года.
- ↑Сжиженный природный газ (СПГ), технологии сжижения - Техническая библиотека Neftegaz.RU (неопр.). neftegaz.ru. Дата обращения: 5 ноября 2022.
- ↑Майорец М., Симонов К., 2022, с. 46.
- ↑Evaluation of LNG Technologies, University of Oklahoma 2008Архивировано 29 декабря 2022 года.
- ↑Liquefied Natural Gas (LNG) value chain.
- ↑http://en.murmanshelf.ru/files/statoil_seminar_2022/1_Overview.pdf#page=4
- ↑Терминалы СПГ в Турции работают на полную мощность (неопр.). www.aa.com.tr. Дата обращения: 3 февраля 2022.
- ↑ 12BP Statistical Review of World Energy 2022
- ↑ЦДУ ТЭК.Стратегия роста (неопр.). ЦДУ ТЭК. ЦДУ ТЭК (15.05.2022).
- ↑России удалось рекордно заработать на экспорте // Взгляд, 18 января 2022
- ↑СПГ в России. Путь производственных мощностей.
- ↑ (недоступная ссылка с 10-11-2022 [1966 дней])Проект «Сахалин-2» — последние достиженияАрхивная копия от 8 марта 2022 на Wayback Machine
- ↑В СПГ-стратегию вписали возможные проекты «Роснефти» почти на 100 млн т (рус.). РБК. Дата обращения: 5 апреля 2021.
- ↑Архивированная копия (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения: 10 ноября 2022.Архивировано 4 марта 2022 года.
- ↑[1] — подставить прямую ссылку
- ↑Сергей Кудияров. СПГ не пройдёт // Эксперт, № 35 (1041), 28 августа — 3 сентября 2022
- ↑Минчичова В.С.Перспективы получения Польшей статуса нового газового хаба Европейского Союза // Экономика и предпринимательство. — 2020. — № 7 (120). — С. 114-117. — ISSN1999-2300.
- ↑Труба зовет: Европа потребовала больше газа из России (рус.). РИА Новости (20200224T0800 0300). Дата обращения: 25 марта 2020.
- ↑GIIGNL Annual Report 2020 EditionАрхивная копия от 28 апреля 2021 на Wayback Machine.
- ↑Майорец М., Симонов К., 2022.
- ↑Торговля сжиженным природным газом в мире в 2021 году выросла на 6% (рус.). tass.ru. Дата обращения: 17 марта 2022.
- ↑Европы в краткосрочной перспективе не сможет заменить российский газ на СПГ (неопр.). www.aa.com.tr. Дата обращения: 17 марта 2022.
Производство спг в россии
На сегодняшний день доля России на мировом рынке СПГ равна 6 % от общего объема[20]. Экспорт СПГ в 2022 году вырос на 70 %, составив почти 26 млрд м³.[21]
В СССР промышленное сжижение природного газа практически отсутствовало. Единственный в СССР завод СПГ построен в 1950-х в Московской области и предназначался для покрытия пиков потребления газа из газопровода Саратов — Москва.[22]
В России с конца 1990-х годов определенное распространение получили малотоннажные производства СПГ для заправки автотранспорта и снабжения населения.
Первый крупнотоннажный завод СПГ в России был построен в 2009 году, в рамках проекта Сахалин-2, в посёлке Пригородное на юге Сахалина.[23]
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.
Свойства сжиженного нефтяного газа
Процентное соотношение пропана и бутана в смеси регулируется государством и зависит от климатических условий. Например, в зимний период количество пропана должно быть не менее 70-80 % , тогда как летом – всего 40%.
Одним из наиболее важных свойств пропана и бутана, является образование (при наличии свободной поверхности над жидкой фазой) двухфазной системы «жидкость-пар». Система «жидкость-пар» образуется вследствие возникновения давления насыщенного пара, т.е. давления пара в присутствии жидкой фазы в баллоне.
В процессе наполнения баллона первые порции сжиженного газа быстро испаряются и заполняют весь его объем, создавая в нем определенное давление. При уменьшении давления газ мгновенно испаряется. Испарение сжиженного газа в баллоне продолжается до тех пор, пока образовавшиеся пары сжиженного газа не достигнут насыщения.
Это свойство пропана и бутана позволяет хранить газ в небольших объёмах, что очень важно.
Рассмотрим пример: давление насыщенного пара бутана составляет 0,1 МПа при 0°С и 0,17 МПа при 15°С, а давление насыщенного пара пропана при этих же температурах 0,59 и 0,9 МПа соответственно. Это различие приводит к значительной разнице в давлении смеси при изменении пропорции пропана и бутана.
Давление растет при увеличении температуры, что приводит к большим изменениям объема сжиженного газа, находящегося в жидком состоянии. Следовательно, если сжиженный газ в жидком состоянии полностью заполняет баллон и температура продолжает увеличиваться, то давление будет быстро расти, что может привести к разрушению баллона.
Сжиженный нефтяной газ
Сжиженный нефтяной газ, (СНГ, по-английски – Liquified Petroleum Gas, LPG) – это смесь двух газов. В обиходе ее называют кратко: пропан. Пропан-бутан получают из нефти и сконденсированных нефтяных попутных газов. Чтобы эта смесь оставалась жидкой, ее хранят и перевозят под давлением в 1,6 МПа (16 атмосфер).
В топливной смеси бутан выступает как топливо, а пропан создаёт давление. Газовая смесь пропан-бутан в 2 раза тяжелее воздуха. По сути, газ не имеет запаха, поэтому в его состав добавляется специальное пахучее вещество (одорант) – этил-меркоптал.
Для потребителей пропан-бутан является отличным топливом в местах, где не подведен природный газ (метан).
Сжиженный природный газ
Сжиженный природный газ или сокращенно СПГ, как принято называть его в энергетической отрасли (англ. соотв. Liquefied Natural Gas, сокр. LNG) представляет собой обыкновенный природный газ, охлажденный до температуры –162°С (так называемая температура сжижения) для хранения и транспортировки в жидком виде.
Хранится сжиженный газ в изотермических резервуарах при температуре кипения, которая поддерживается вследствие испарения СПГ. Данный способ хранения СПГ связан с тем, что для метана, основной составляющей СПГ, критическая температура –83°С, что гораздо ниже температуры окружающей среды, и не предоставляет возможным хранить сжиженный природный газ в резервуарах высокого давления (для справки: критическая температура для этана составляет 32°С, для пропана 97°С).
Для использования СПГ подвергается испарению до исходного состояния без присутствия воздуха. При регазификации (возвращении газа в исходное парообразное состояние) из одного кубометра сжиженного газа образуется около 600 кубометров обычного природного газа.
Сжиженный природный газ — производство, хранение, перевозка
Отрасль СПГ является очень перспективной развивающейся отраслью для арматуростроителей всего мира, но поскольку арматура для СПГ должна отвечать самым строгим требованиям — являет собой высший уровень инженерных задач.
Что называют сжиженным природным газом?
Сжиженный природный газ, или СПГ, представляет собой обычный природный газ, приведенный в жидкое состояния методом охлаждения его до −160 °C. В таком состоянии он представляет собой жидкость без запаха и цвета, плотность которой в два раза меньше плотности воды. Сжиженный газ не токсичен, кипит при температуре −158…−163 °C, состоит на 95 % из метана, а в остальные 5 % входят этан, пропан, бутан, азот.
- Первый — добыча, подготовка и транспортировка природного газа по газопроводу к заводу по его сжижению;
- Второй — обработка, сжижение природного газа и хранение СПГ в терминале.
- Третий — загрузка СПГ в танкеры-газовозы и морская транспортировка потребителям
- Четвертый — разгрузка СПГ на приемном терминале, хранение, регазификация и поставка конечным потребителям
Технологии сжижения газа.
Как уже говорилось выше, СПГ получают путем сжатия и охлаждения природного газа. При этом газ уменьшается в объеме почти в 600 раз. Процесс этот сложный, многоступенчатый, и очень энергозатратный — расходы на сжижение могут составлять около 25% энергии, содержащейся в конечном продукте. Иными словами, нужно сжечь одну тонну СПГ, чтобы получить еще три.
В мире в разное время было использовано семь различных технологий сжижения природного газа. В сфере технологий для производства больших объёмов СПГ, предназначенных на экспорт, сегодня лидирует компания Air Products. Разработанные ею процессы AP-SMR™,AP-C3MR™ и AP-X™ составляют 82% всего рынка. Конкурентом данных процессов является технология Optimized Cascade, разработанная компанией ConocoPhillips.
Вместе с тем, большим потенциалом развития обладают малогабаритные установки сжижения, предназначенные для внутреннего использования на промышленных предприятиях. Установки подобного типа можно уже встретить в Норвегии, Финляндии и России.
Кроме того, локальные установки производства СПГ могут найти широкое применение в Китае, где сегодня активно развивается выпуск автомобилей, работающих на СПГ. Внедрение малогабаритных установок может позволить Китаю масштабировать уже существующую транспортную сеть СПГ-автомобилей.
Наряду со стационарными системами, в последние годы активно развиваются плавающие установки сжижения природного газа. Плавающие заводы открывают доступ к газовым месторождениям, которые недоступны для объектов инфраструктуры (трубопроводов, морских терминалов и т.п.).
На сегодняшний день наиболее амбициозным проектом в данной области является плавающая платформа СПГ, которая строится компанией Shell в 25 км. от западного берега Австралии (запуск платформы намечен на 2022 год).
Устройство завода по производству СПГ
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.
С чего все началось?
В 1912 году был построен первый экспериментальный завод, который, однако, еще не использовался для коммерческих целей. Но уже в 1941 году в Кливленде, (США) было впервые налажено масштабное производство сжиженного природного газа.
В 1959 году была осуществлена первая поставка сжиженного природного газа из США в Великобританию и Японию. В 1964 году был построен завод в Алжире, откуда начались регулярные перевозки танкерами, в частности во Францию, где начал работать первый регазификационный терминал.
В 1969 году начались долгосрочные поставки из США в Японию, через два года — из Ливии в Испанию и Италию. В 70-е годы производство СПГ началось в Брунее и Индонезии, в 80-е на рынок СПГ выходят Малайзия и Австралия. В 1990-е Индонезия становится одним из основных производителей и экспортеров СПГ в Азиатско-Тихоокеанском регионе — 22 млн. тонн в год. В 1997 году — Катар становится одним из экспортеров СПГ.
Потребительские свойства
(Хранилища сжиженного газа в США)
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 5 % до 15 % (объемных). Если концентрация менее 5 %, то газа будет недостаточно для начала возгорания, а если более 15 %, 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.
Моторное топливо
Начиная с 1990-х годов появляются различные проекты использования СПГ в качестве моторного топлива на водном, железнодорожном и даже автомобильном транспорте, чаще всего с использованием переоборудованых газодизельных двигателей.
Уже существуют реально работающие примеры эксплуатации морских и речных судов на СПГ. В России налаживается серийный выпуск тепловоза ТЭМ19-001 работающего на СПГ. В США и Европе появляются проекты по переводу грузового автомобильного транспорта на СПГ. И даже существует проект разработки ракетного двигателя который будет использовать в качестве топлива «СПГ жидкий кислород».
Двигатели работающие на СПГ
(Терминал по регазификации в Японии)
Одной из основных задач, связанных с развитием рынка СПГ для транспортного сектора является увеличение числа автомобилей и судов, использующих СПГ в качестве топлива. Главные технические вопросы в данной области связаны с разработкой и совершенствованием различных типов двигателей, работающих на СПГ.
В настоящее время можно выделить три технологии СПГ-двигателей, используемых для морских судов: 1) двигатель с искровым зажиганием на обедненной топливно воздушной смеси; 2) двухтопливный двигатель с запальным дизельным топливом и рабочим газом низкого давления; 3) двухтопливный двигатель с запальным дизельным топливом и рабочим газом высокого давления.
Двигатели с искровым зажиганием работают только на природном газе, в то время как двухтопливные дизельно-газовые двигатели могут работать на дизельном топливе, СПГ и мазуте. На сегодняшний день можно выделить три основных производителя на данном рынке: Wärtsila, Rolls-Royce и Mitsubishi Heavy Industries.
Во многих случаях существующие дизельные двигатели могут быть преобразованы в двухтопливные дизельно-газовые двигатели. Подобное преобразование существующих двигателей может быть экономически целесообразным решением перевода морских судов на СПГ.
Говоря о развитии двигателей для автомобильного сектора, стоит отметить американскую компанию Cummins Westport, которая разработала линейку СПГ-двигателей, предназначенных для тяжелых грузовиков. В Европе, Volvo запустила производство нового 13-литрового двухтопливного двигателя работающего на дизельном топливе и СПГ.
К заметным инновационным решениям в области СПГ-двигателей можно отнести компактный двигатель с воспламенением от сжатия (Compact Compression Ignition (CCI) Engine), разработанный компанией Motiv Engines. Данный двигатель имеет ряд преимуществ, главное из которых состоит в значительно более высоком значении теплового КПД, чем у существующих аналогов.
По данным компании, тепловой КПД разработанного двигателя может достигать 50%, в то время как тепловой КПД традиционных газовых двигателей составляет около 27%. (Беря в качестве примера американские цены на топливо, можно просчитать, что работа грузовика с дизельным двигателем стоит $0,17 за лошадиную силу/час, с традиционным СПГ двигателем — $0,14, с CCEI-двигателем — $0,07).
Стоит также отметить, что как и в случае морского транспорта, многие дизельные двигатели грузовых автомобилей могут быть преобразованы в двухтопливные дизельно-СПГ двигатели.
Страны — производители СПГ
(Страны — экспортеры и импортеры СПГ)
По данным 2009 года, основные страны, производящие сжиженный природный газ, распределялись на рынке так:
Первое место занимал Катар (49,4 млрд м³); затем шла Малайзия (29,5 млрд м³); Индонезия (26,0 млрд м³); Австралия (24,2 млрд м³); Алжир (20,9 млрд м³). Замыкал этот список Тринидад и Тобаго (19,7 млрд м³).
Основными импортёрами СПГ в 2009 году были: Япония (85,9 млрд м³); Республика Корея (34,3 млрд м³); Испания (27,0 млрд м³); Франция (13,1 млрд м³); США (12,8 млрд м³); Индия (12,6 млрд м³).
Производство СПГ в России
(Производство СПГ в России)
Россия только начинает вхождение на рынок СПГ. Сейчас в РФ действует только один СПГ-завод «Сахалин-2» (запущен в 2009 году, контрольный пакет принадлежит Газпрому, у Shell 27,5%, японских Mitsui и Mitsubishi — 12,5% и 10% соответственно). По итогам 2022 года производство составило 10,8 млн тонн, превысив проектную мощность на 1,2 млн тонн. Однако из-за падения цен на мировом рынке доходы от экспорта СПГ в долларовом исчислении сократились по сравнению с прошлым годом на 13,3% до 4,5 млрд долларов.
Предпосылок для улучшения ситуации на рынке газа нет: цены продолжат падение. До 2020 года в США будут введены в эксплуатацию пять терминалов по экспорту СПГ общей мощностью 57,8 млн тонн. На европейском газовом рынке начнется ценовая война.
Вторым крупным игроком на рынке российского СПГ становится компания Новатэк. Новатэк-Юрхаровнефтегаз» (дочернее предприятие Новатэка ) выиграл аукцион на право пользования Няхартинским участком в ЯНАО.
Няхартинский участок нужен компании для развития проекта «Арктик СПГ» (второй проект Новатэка, ориентированный на экспорт сжиженного природного газа, первый — «Ямал-СПГ»): он расположен в непосредственной близости от Юрхаровского месторождения, разработку которого ведет «Новатэк-Юрхаровнефтегаз». Площадь участка — около 3 тыс. кв. километров. По состоянию на 1 января 2022 года его запасы оценивались в 8,9 млн тонн нефти и 104,2 млрд кубометров газа.
В марте компания начала предварительные переговоры с потенциальными партнерами о продаже СПГ. Наиболее перспективным рынком руководство компании считает Тайланд.
Транспортировка сжиженного газа
(Погрузка сжиженного газа на танкер-газовоз)
Доставка сжиженного газа потребителю — очень сложный и трудоемкий процесс. После сжижения газа на заводах, СПГ поступает в хранилища. Дальнейшая транспортировка осуществляется при помощи специальных судов — газовозов, оборудованных криоцистернами. Возможно также использование специальных автомобилей. Газ из газовозов поступает в пункты регазификации, и затем транспортируется уже по трубопроводам.
Танкеры — газовозы.
Танкер-газовоз, или метановоз представляет собой специально построенное судно для перевозки СПГ в резервуарах (танках). Кроме резервуаров газа такие суда оборудованы холодильными установками для охлаждения СПГ.
Крупнейшими производителями судов для перевозки сжиженного природного газа являются японские и корейские верфи: Mitsui, Daewoo, Hyundai, Mitsubishi, Samsung, Kawasaki. Именно на корейских верфях было создано более двух третей газовозов в мире. Современные танкеры серий Q-Flex и Q-Max способны перевозить до 210-266 тыс. м3 СПГ.
Первые сведения о перевозках сжиженных газов морем относятся к 1929-1931 гг., когда компания Shell временно переоборудовала танкер «Megara» в судно для перевозки сжиженного газа и построила в Голландии судно «Agnita» дедвейтом 4,5 тыс. тонн, предназначенное для одновременной перевозки нефти, сжиженного газа и серной кислоты. Танкеры компании Shell назывались в честь морских раковин — ими торговал отец основателя компании Маркуса Самюэля
Широкое развитие морские перевозки сжиженных газов получили лишь после окончания второй мировой войны. Первоначально для перевозок использовались суда, переоборудованные из танкеров или сухогрузных судов. Накопленный опыт проектирования, постройки и эксплуатации первых газовозов позволил перейти к поискам наиболее выгодных способов транспортировки названных газов.
Современный типовой СПГ-танкер (метановоз) может перевозить 145-155 тыс. м3 сжиженного газа, из чего может быть получено порядка 89-95 млн. м3 природного газа в результате регазификации. Ввиду того, что метановозы отличаются чрезвычайной капиталоемкостью, их простой недопустим. Они быстроходны, скорость морского судна, перевозящего сжиженный природный газ, достигает 18-20 узлов по сравнению с 14 узлами для стандартного нефтетанкера.
Кроме того, операции по наливу и разгрузке СПГ не занимают много времени (в среднем 12-18 часов). На случай аварии СПГ-танкеры имеют двухкорпусную структуру, специально предназначенную для недопущения утечек и разрывов. Груз (СПГ) перевозится при атмосферном давлении и температуре -162°C в специальных термоизолированных резервуарах внутри внутреннего корпуса судна-газовоза.
Система хранения груза состоит из первичного контейнера или резервуара для хранения жидкости, слоя изоляции, вторичной оболочки, предназначенной для недопущения утечек, и еще одного слоя изоляции. В случае повреждения первичного резервуара вторичная оболочка не допустит утечки. Все поверхности, контактирующие с СПГ, изготавливаются из материалов, стойких к чрезвычайно низким температурам.
Поэтому в качестве таких материалов, как правило, используются нержавеющая сталь, алюминий или инвар (сплав на основе железа с содержанием никеля 36%).
(СПГ-танкер типа Moss (сферические резервуары))
Отличительной особенностью судов-газовозов типа Moss, составляющих на сегодняшний день 41% мирового флота метановозов, являются самонесущие резервуары сферической формы, которые, как правило, изготавливаются из алюминия и крепятся к корпусу судна при помощи манжета по линии экватора резервуара.
На 57% танкеров-газовозов применяются системы трехмембранных резервуаров (система GazTransport, система Technigaz и система CS1). В мембранных конструкциях используется гораздо более тонкая мембрана, которая поддерживается стенками корпуса. Система GazTransport включает в себя первичную и вторичную мембраны в виде плоских панелей из инвара, а в системе Technigaz первичная мембрана изготовлена из гофрированной нержавеющей стали.
В системе CS1 инварные панели из системы GazTransport, выполняющие роль первичной мембраны, сочетаются с трехслойными мембранами Technigaz (листовой алюминий, помещенный между двумя слоями стеклопластика) в качестве вторичной изоляции.
(СПГ-танкер GazTransport & Technigaz (мембранные конструкции))
В отличие от судов для перевозки СНГ (сжиженный нефтяной газ), газовозы не оборудуются палубной установкой для сжижения, а их двигатели работают на газе из кипящего слоя. С учетом того, что часть груза (сжиженный природный газ) дополняет мазут в качестве топлива, СПГ-танкеры прибывают в порт назначения не с таким же количеством СПГ, которое было погружено на них на заводе по сжижению.
Предельно допустимое значение показателя испарения в кипящем слое составляет порядка 0,15% от объема груза в сутки. В качестве движительной установки на метановозах применяются в основном паровые турбины. Несмотря на низкую топливную эффективность, паровые турбины могут легко приспосабливаться к работе на газе из кипящего слоя.
Еще одна уникальная особенность танкеров-газовозов заключается в том, что в них, как правило, оставляется небольшая часть груза для охлаждения резервуаров до требуемой температуры до погрузки.
Следующее поколение СПГ-танкеров характеризуется новыми особенностями. Несмотря на более высокую грузовместимость (200-250 тыс. м3), суда имеют такую же осадку — на сегодняшний день для судна грузовместимостью в 140 тыс. м3 типична осадка в 12 метров ввиду ограничений, применяемых в Суэцком канале и на большинстве СПГ-терминалов.
Однако их корпус будет более широким и длинным. Мощность паровых турбин не позволит таким более крупным судам развивать достаточную скорость, поэтому на них будет применяться двухтопливный газомазутный дизельный двигатель, разработанный в 1980-е годы. Кроме того, многие суда-газовозы, на которых сегодня размещены заказы, будут оснащаться судовой регазификационной установкой.
Испарение газа на метановозах такого типа будет контролироваться таким же образом, как и на судах для перевозки сжиженного нефтяного газа (СНГ), что позволит избегать потерь груза в рейсе.
Рынок морских перевозок сжиженного газа
(Газовоз GRAND ANIVA)
Перевозки СПГ представляют собой его морскую транспортировку от заводов по сжижению газа до регазификационных терминалов. По состоянию на ноябрь 2007 года в мире насчитывалось 247 СПГ-танкеров грузовместимостью свыше 30,8 млн. м3. Бум торговли СПГ обеспечил полную занятость всех судов на данном этапе по сравнению с серединой 1980-х годов, когда простаивало 22 судна.
Кроме того, к концу десятилетия должны быть введены в эксплуатацию порядка 100 судов. Средний возраст мирового флота для перевозки СПГ составляет около семи лет. Возраст 110 судов равен четырем и менее лет, а возраст 35 судов колеблется от пяти до девяти лет.
Порядка 70 танкеров эксплуатируются 20 и более лет. Однако впереди у них остается все еще продолжительный срок полезной службы, поскольку срок эксплуатации СПГ танкеров составляет, как правило, 40 лет ввиду их коррозиостойких характеристик. В их числе имеется до 23 танкеров (небольшие старые суда, обслуживающие средиземноморскую торговлю СПГ), которые подлежат замене или существенной модернизации в последующие три года.
Из ныне эксплуатируемых 247 танкеров более 120 обслуживают Японию, Южную Корею и Китайский Тайбэй, 80 — Европу, а остальные суда — Северную Америку. В последние несколько лет наблюдался феноменальный рост числа судов, обслуживающих торговые операции в Европе и Северной Америке, в то время как для Дальнего Востока было характерно лишь его незначительное увеличение ввиду стагнации спроса в Японии.
Регазификация сжиженного природного газа
(Этапы регазификации СПГ)
После доставки природного газа в пункт назначения, происходит процесс его регазификации, то есть преобразования из жидкого состояния вновь в газообразное.
Танкер доставляет СПГ на специальные регазификационные терминалы, которые состоят из причала, сливной эстакады, резервуаров для хранения, испарительной системы, установок обработки газов испарения из резервуаров и узла учёта.
По прибытии на терминал СПГ перекачивается из танкеров в резервуары для его хранения в сжиженном виде, затем по мере необходимости СПГ переводится в газообразное состояние. Превращение в газ происходит в системе испарения с помощью нагрева.
По мощности СПГ терминалов, как и по объёму импорта СПГ, лидирует Япония — 246 млрд кубометров в год по данным 2022 года. На втором месте — США, более 180 млрд кубометров в год (данные 2022 года).
Таким образом, главной задачей в развитии приемных терминалов прежде всего является строительство новых единиц в различных странах. На сегодняшний день 62% приемной мощности приходится на Японию, США и Южную Корею. Вместе с Великобританией и Испанией, приемная мощность первых 5 стран составляет 74%. Оставшиеся 26% распределены между 23 странами. Следовательно, строительство новых терминалов откроет новые и увеличит существующие рынки для СПГ.
Перспективы развития рынков СПГ в мире
Почему отрасль сжиженного газа развивается в мире все возрастающими темпами? Во-первых, в некоторых географических регионах, например в Азии, транспортировка газа танкерами более выгодна. При расстоянии более чем в 2500 километров, сжиженный газ уже может конкурировать по цене с трубопроводным. По сравнению с трубопроводами, СПГ имеет также преимущества модульного наращивания поставок, а также снимает в ряде случаев проблемы пересечения границ.
(Прогноз спроса на СПГ в мире)
Однако, есть и подводные камни. Индустрия СПГ занимает свою нишу в отдаленных регионах, не имеющих собственных запасов газа. Большинство объёмов СПГ контрактуется еще на стадии проектирования и производства. В отрасли доминирует система долгосрочных контрактов (от 20 до 25 лет), что требует развитой и сложной координации участников производства, экспортеров, импортеров и перевозчиков. Все это рассматривается некоторыми аналитиками, как возможный барьер на пути роста торговли сжиженным газом.
В целом же, для того, чтобы сжиженный газ стал более доступным источником энергии, стоимость поставок СПГ должна успешно конкурировать по цене с альтернативными источниками топлива. На сегодняшний день ситуация складывается противоположным образом, что не отменяет развития этого рынка в будущем.
Продолжение:
При подготовке материала были использованы данные с сайтов:
Способ получения
СПГ получают из природного газа путём сжатия с последующим охлаждением. При сжижении природный газ уменьшается в объёме примерно в 600 раз[3][12].
Процесс сжижения идет ступенями, на каждой из которых газ сжимается в 5—12 раз, затем охлаждается и передается на следующую ступень. Собственно сжижение происходит при охлаждении после последней стадии сжатия. Процесс сжижения, таким образом, требует значительного расхода энергии[13], до 25 % от её количества, содержащегося в сжиженном газе.
В процессе сжижения используются различные виды установок — дроссельные, турбодетандерные, турбинно-вихревые и пр.
Страны-производители
В 2022 году странами — лидерами по поставкам (чистый экспорт) сжиженного газа были (в млрд м³):[19]
- 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.
Сферы применения
Помимо того, что сжиженный газ (марка ПБА, применяемая при температуре воздуха не ниже -20 градусов, и ПА) используют в автомобильной сфере, как топливо более экономичное, безопасное, дешевое и не приносящие вреда экологии, оно используется в отопительных системах, в промышленности (как источник тепла и холода в металлообработке, обработке керамики и стекла), для нужд бытовых и коммунальных (марки БТ, ПБТ, ПТ).
Главными игроками в сегменте топлива являются бутан, метан и пропан, которые объединяют такие показатели:
- отсутствующий запах. Напротив, такому топливу придают для быстрого обнаружения утечки ароматический маркер;
- безопасность, т.е. устойчивость к возможному возгоранию, которое происходит при температуре плюс 429 градусов (бутан), при 466 (бутан) и при 537 (метан). Для сравнения ДТ и бензин воспламеняются при достижении отметки в 250-300 градусов;
- сгорание полное, благодаря чему сводится к минимуму вред от выбросов в окружающее пространство;
- минимальный нагар, позволяющий продлить срок службы поршневых цилиндров, свечей и камеры сгорания двигателя;
- большое октановое число: 110 у метана и 100 у смеси пропан-бутановой. Нужно отметить, что применять смеси можно в различных климатических зонах, но с учетом того, что они в сжиженном состоянии не морозоустойчивы, зато невосприимчивы к зонам с жарким климатом: эти составляющие в смеси дополняют друг друга и образуют субстанцию достаточно стабильную. В отличие о них, пропан на высокую температуру реагирует, что приводит к тому, что в баллонах, где он хранится, повышается давление.
Важно: На заправочных станциях продают разные смеси для разных сезонов, которые отличаются процентным составом газовых смесей: в летней, например, бутана должно быть 60%, в зимней – 40.
С требованиями, касающимися сжиженных углеводородных газов, можно ознакомиться в ГОСТ 27578-2022.
Технология получения спг
Сжижение газа происходит в несколько ступеней, на которых его сжимают в 5-12 раз, охлаждают и передают дальше.
На первом этапе из природного газа необходимо удалить воду, чтобы холодильное оборудование обезопасить от ее агрессивного воздействия, а также водород, а также гелий, соединения серы, азот и прочие примеси, для чего применяют абсорбционную глубокую очистку, пропуская смесь через молекулярное сито.
Далее следует второй этап, заключающийся в удалении из смеси тяжелых углеводородов. В результате фракционирования остается газ, в котором находятся только метан и этан (или бутан и пропан). Полученная фракция содержит менее 5% примесей.
На последней ступени процесса как раз и происходит сжижение охлажденного газа. Процесс достаточно энергозатратный: энергии требуется до 25% от общего количества.
На современных производствах используют 2 технологических процесса:
- компримирование, т.е. проходящее при постоянном давлении конденсирование. Недостатком является большая энергоемкость, из-за чего способ считается малоэффективным;
- метод на основе теплообменных процессов, т.е. рефрижераторный, предусматривающий использование охладителя, а также турбодетандерный, называемый также дросселированием. Он позволяет при быстром расширении газа получать нужную температуру. К минусам метода относят невысокий коэффициент ожижения – на уровне 4%, что требует многократной перегонки. Повысить его до 14% удается, применяя компрессорно-детандерную схему.
Использование термодинамических схем дает возможность эффективность довести до 100%:
- применение цикла каскадного снижения температуры кипения. Хладагентами на разных стадиях выступают: пропан, азот, этан, метан, очищенная или морская вода, воздух;
- цикл, использующий одновременно 2 хладагента –этан с метаном;
- использование расширительных циклов в технологии сжижения.
На современном рынке лидируют несколько таких технологий:
- до 82% общего рынка принадлежит технологиям AP-C3MR™, AP-SMR™ и AP-X™, которые используют для получения значительных объемов СПГ;
- Optimized Cascade, разработчиком которой является ConocoPhillips;
- на производствах (для внутреннего использования) применяют компактные установки GTL;
- для получения СПГ, участвующего в производстве ГМТ (топлива газомоторного) широко пользуются локальными установками;
- FLNG – использование морских танкеров и судов с установками сжижения газа. Это позволяет иметь доступ к месторождениям, которые для газопроводной инфраструктуры недоступны;
- применение плавающих платформ СПГ (пример – строящаяся в 25-километровой зоне в Австралии компанией Shell).
Физические и химические характеристики
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)[1][2]. Не токсичен.
Температура кипения −158…−163 °C. Современный СПГ состоит на 85—95 % из метана, а в остальные 5 % входят этан, пропан, бутан, азот[3].
