Сжиженный природный газ

страны экспортёры и импортёры СПГ, 2009

Сжи́женный приро́дный газ, СПГ (англ. liquefied natural gas, LNG[1]) — природный газ (преимущественно метан, CH4), искусственно сжиженный путём охлаждения до минус 160 °C для удобства хранения или транспортировки. Для хозяйственного применения преобразуется в газообразное состояние на специальных регазификационных терминалах.

Содержание

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)[2][3]. Не токсичен. Температура кипения −158…−163 °C. Современный СПГ состоит на 85-95 % из метана, а в остальные 5 % входят этан, пропан, бутан, азот[4]. 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.[5]

Способ получения

СПГ получают из природного газа путём сжатия с последующим охлаждением. При сжижении природный газ уменьшается в объёме примерно в 600 раз[4][6]. 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[источник не указан 708 дней] от 8 до 10 % от её количества, содержащегося в сжиженном газе.

В процессе сжижения используются различные виды установок — дроссельные, турбодетандерные, турбинно-вихревые и пр.

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[7].
Технология сжижения

Процессы сжижения больших заводов СПГ[8]:

  • AP-C3MRTM — Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
  • AP-X® — Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
  • #AP-SMR™ (Single Mixed Refrigerant) — Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
  • Cascade — ConocoPhillips
  • MFC® (mixed fluid cascade) — Linde
  • PRICO® (SMR) — Black & Veatch
  • DMR (Dual Mixed Refrigerant)
  • Liquefin — Air Liquide

История

  • 1912 год — построен первый экспериментальный завод, не использовался для коммерческих целей.
  • 1941 год — в Кливленде (штат Огайо, США) впервые налажено масштабное производство сжиженного природного газа.
  • 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. Арзу, 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 Марсаэль-Брега, 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[9].
  • 2009 год — запущен первый в России завод СПГ, п. Пригородное, Сахалинская область (проект «Сахалин-2»), объём резервуаров 200 тыс. м³.

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.

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[10]

Считается, что транспортировка газа в виде СПГ становится более экономичной по сравнению с трубопроводом на расстояниях более нескольких тысяч километров[11].

Моторное топливо

Начиная с 1990-х годов появляются различные проекты использования СПГ в качестве моторного топлива на водном[12], железнодорожном и даже автомобильном транспорте, чаще всего с использованием переоборудованых газодизельных двигателей[13].

На судах СПГ как основной вид топлива используется как на грузовых, так и на пассажирских перевозках:

  • Первым грузовым судном стал контейнеровоз Isla Bella (спуск на воду 18 апреля 2015 года).
  • Первым пассажирским круизным лайнером[14] на СПГ стал AIDAnova (спущен на воду 21 августа 2018 года).

В России налаживается серийный выпуск тепловоза ТЭМ19-001 работающего на СПГ[15][16]. В США и Европе появляются проекты по переводу грузового автомобильного транспорта на СПГ[17][18].

Активно разработываются ракетные двигатели, использующие в качестве топлива «СПГ + жидкий кислород» (данный вид двигателей имеет ряд преимуществ).

Страны-производители

В 2015 году странами — лидерами по поставкам сжиженного газа были:[19]

  1. Катар (106,4 млрд м³ в год);
  2. Австралия (39,8 млрд м³);
  3. Малайзия (34,2 млрд м³);
  4. Нигерия (27,5 млрд м³);
  5. Индонезия (21,9 млрд м³);
  6. Тринидад и Тобаго (17 млрд м³)
  7. Алжир (16,2 млрд м³);
  8. Россия (14,5 млрд м³);
  9. Оман (10,2 млрд м³).

Каталог заводов по производству сжиженного природного газа.

Страны-потребители

Основными импортёрами СПГ в 2015 году были:[19]

  1. Япония (118 млрд м³ в год);
  2. Республика Корея (43,7 млрд м³);
  3. Китай (26,2 млрд м³);
  4. Индия (21,7 млрд м³);
  5. Тайвань (18,7 млрд м³);
  6. Испания (13,1 млрд м³);
  7. Великобритания (12,8 млрд м³);

На 2014 год 29 стран импортировали СПГ[20].

За последние десять лет мировой спрос на СПГ увеличился вдвое, составив в 2016 году 258 млрд тонн. [21]

Каталог регазификационных терминалов сжиженного природного газа.

Импорт СПГ в Европу

На территории Европы расположено около тридцати крупных регазификационных терминалов, суммарная мощность которых по состоянию на конец 2016 г. превышала 218 млрд кубометров 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 кубометров в эквиваленте (15,3 % мирового рынка этого продукта). При этом крупные поставки осуществлялись в Испанию (13,2 млрд кубометров), Великобританию (10,5 млрд кубометров), Францию (9,7 млрд кубометров).

Одна из причин низкой активности европейских стран на рынке СПГ — его высокая стоимость. 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[22].

Производство СПГ в России

В России первый завод СПГ был построен в 2006 году. Завод, построенный в рамках проекта Сахалин-2 в посёлке Пригородное на юге Сахалина, 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)[23]. Сейчас запущена 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.

Крупнейшие СПГ-проекты в России (на конец 2017 г.)[22]
Проект Акционеры Год запуска Мощность (млн тонн) Сумма инвестиций (млрд долларов)
«Сахалин-2» (Пригородное) «Газпром» (51 %), Shell (26,5 %), Mitsui (12,5 %), Mitsubishi (10 %) 2009 10,8 1,5 (первый этап)
«Ямал СПГ» «Новатэк» (50,1 %), Total (20 %), CNPC (20 %), Фонд шелкового пути (9,9 %) 2018 16,5 27,0
«Балтийский СПГ» «Газпром» 2020 10,0 11,5
«Владивосток-СПГ» «Газпром» 2020 10,0 15,7
«Арктик СПГ-2» «Новатэк» 2022 18,0 18,0
«Дальневосточный СПГ» «Роснефть», ExxonMobil 2024 5,0 13,0
«Печора СПГ» «Роснефть» (50,1 %), Alltech не определён 4,3 4,0
Источник: данные компаний

Также планируется к созданию:

См. также

Примечания

  1. В. С. Вовк, А. И. Новиков, А. И. Глаголев, Ю. Н. Орлов, В. К. Бычков, Д. А. Удалов. Мировая индустрия и рынки сжиженного природного газа: прогнозное моделирование. — М.: Газпром экспо. — 312 с.
  2.  (недоступная ссылка с 10-11-2016 [708 дней])Сжиженный природный газ Архивная копия от 31 августа 2009 на Wayback Machine
  3. http://en.murmanshelf.ru/files/statoil_seminar_2012/1_Overview.pdf#page=6
  4. 1 2 Liquefied Natural Gas: Understanding the Basic Facts (англ.). US Department of Energy (DOE) Office of Fossil Energy, National Energy Technology Laboratory (August 2005). Проверено 10 ноября 2016.
  5. Майорец М., Симонов К., 2013, с. 40.
  6.  (недоступная ссылка с 10-11-2016 [708 дней])Сахалинский завод СПГ Архивировано 31 октября 2009 года.
  7. Майорец М., Симонов К., 2013, с. 46.
  8. Evaluation of LNG Technologies, University of Oklahoma 2008 Архивировано 29 декабря 2015 года.
  9. Майорец М., Симонов К., 2013.
  10. Liquefied Natural Gas (LNG) value chain.
  11. http://en.murmanshelf.ru/files/statoil_seminar_2012/1_Overview.pdf#page=4
  12. Природный газ на водном транспорте, 1986
  13. Гайнуллин Ф. Г., Гриценко А. И., Васильев Ю. Н., Золотаревский Л. С. Природный газ как моторное топливо на транспорте. -М., Издательство «НЕДРА», 1986
  14. Первый лайнер AIDA на сжиженном газе спущен на воду (рус.), CruiseRadar - спущен на воду первый круизный лайнер на сжиженном газе (22 августа 2018). Проверено 6 сентября 2018.
  15. Локомотив с американским сердцем.
  16. На МЖД испытали тепловоз на сжиженном газе Архивная копия от 17 мая 2014 на Wayback Machine.
  17. Перспективы США : перевод грузового транспорта на природный газ
  18. Сжиженный природный газ (СПГ) как альтернатива нефти в транспортном секторе
  19. 1 2 BP Statistical Review of World Energy 2016
  20. [1]
  21. [2] — подставить прямую ссылку
  22. 1 2 Сергей Кудияров. СПГ не пройдёт // Эксперт, №35 (1041), 28 августа — 3 сентября 2017
  23.  (недоступная ссылка с 10-11-2016 [708 дней])Проект «Сахалин-2» — последние достижения Архивная копия от 8 марта 2011 на Wayback Machine
  24. «Балтийский СПГ» отправили на доработку (недоступная ссылка) // «Деловой Петербург» (Online) 20 сентября 2007
  25. [3] Gazprom changed site for planned Shtokman LNG plant, BarentsObserver.com, 14 августа 2007
  26. «Газпром СПГ Владивосток» — О компании

Литература

  • Гайнуллин Ф. Г., Гриценко А. И., Васильев Ю. Н., Золотаревский Л. С. Природный газ как моторное топливо на транспорте. — М.: Издательство «НЕДРА», 1986.
  • В.С. Вовк, А.И. Новиков, А.И. Глаголев, Ю.Н. Орлов, В.К. Бычков, Д.А. Удалов «Мировая индустрия и рынки сжиженного природного газа: прогнозное моделирование». — М.: Издательство "Газпром экспо", 2009
  • Майорец М., Симонов К. Сжиженный газ — будущее мировой энергетики. — М.: Альпина Паблишер, 2013. — 360 с. — ISBN 978-5-9614-4403-2.