Сжиженный природный газ

Сжи́женный приро́дный газ (СПГ) — 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.

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.

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]. 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.[4]

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)[источник не указан 307 дней]. 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.

Применение

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].

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

В России выпускается тепловоз ТЭМ19-001, 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).

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.

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[14].
Технология сжижения

Процессы сжижения больших заводов СПГ[15]:

  • AP-C3MR — 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

Способы хранения и транспортировки

 
Танкер с СПГ прибывает в порт Бостона

Доставка СПГ — 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.[16]

Считается, что транспортировка газа в виде СПГ становится более экономичной по сравнению с трубопроводом на расстояниях более нескольких тысяч километров[17].

Страны-производители

В 2018 году странами — лидерами по поставкам (чистый экспорт) сжиженного газа были (в млрд м³):[18]

Производство СПГ в России

На сегодняшний день доля России на мировом рынке СПГ равна 6 % от общего объема[19]. Согласно расчетам Министерства энергетики РФ, к 2025 году доля российского СПГ на мировой арене достигнет 15 %.[20]

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)[21]. 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.[22]

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).

Крупнейшие СПГ-проекты в России[23]
Проект Акционеры Год запуска Мощность (млн тонн) Сумма инвестиций (млрд долларов)
Сахалин-2 «Газпром» (51 %), Shell (26,5 %), Mitsui (12,5 %), Mitsubishi (10 %) 2009 10,2[20] 1,5 (первый этап)
Ямал СПГ «Новатэк» (50,1 %), Total (20 %), CNPC (20 %), Фонд шелкового пути (9,9 %) 2018 16,5[20] 27,0
Криогаз-Высоцк «Новатэк», Газпромбанк 2019 0,66[24]
«Владивосток-СПГ» «Газпром» 2020 10,0 15,7
«Арктик СПГ-2»[25] «Новатэк» 2022 18,0 18,0
«Балтийский СПГ» «Газпром» 2023 10,0 11,5
«Дальневосточный СПГ» «Роснефть», ExxonMobil 2024 5,0 13,0

Планируются к созданию:

  • Проект «Балтийский СПГ» в Ленинградской области[26]. В 2014 году прорабатывалось обоснование инвестиций в проект; начало выпуска продукции запланировано на 2024 год.
  • «Печора СПГ» || «Роснефть» (50,1 %), Alltech: мощность — 4,3 млн т; сумма инвестиций — 4,0 млрд $.

Также планировались:

Страны-потребители

Основными импортёрами СПГ в 2017 году были (в млрд м³/год):[18]

На 2014 год 29 стран импортировали СПГ[29].

За последние десять лет мировой спрос на СПГ увеличился вдвое, составив в 2016 году 258 млн тонн.[30]

Каталог регазификационных терминалов сжиженного природного газа.

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[23].

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. 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.

См. также

Примечания

  1.  (недоступная ссылка с 10-11-2016 [1123 дня])Сжиженный природный газ Архивная копия от 31 августа 2009 на Wayback Machine
  2. http://en.murmanshelf.ru/files/statoil_seminar_2012/1_Overview.pdf#page=6
  3. 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). Дата обращения 10 ноября 2016.
  4. Майорец М., Симонов К., 2013, с. 40.
  5. Природный газ на водном транспорте, 1986.
  6. Гайнуллин Ф. Г., Гриценко А. И., Васильев Ю. Н., Золотаревский Л. С. Природный газ как моторное топливо на транспорте. — М.: «Недра», 1986.
  7. Первый лайнер AIDA на сжиженном газе спущен на воду, CruiseRadar (22 августа 2018). Дата обращения 6 сентября 2018.
  8. Локомотив с американским сердцем.
  9. На МЖД испытали тепловоз на сжиженном газе Архивная копия от 17 мая 2014 на Wayback Machine
  10. Перспективы США: перевод грузового транспорта на природный газ
  11. Сжиженный природный газ (СПГ) как альтернатива нефти в транспортном секторе
  12.  (недоступная ссылка с 10-11-2016 [1123 дня])Сахалинский завод СПГ Архивировано 31 октября 2009 года.
  13. Сжиженный природный газ (СПГ), технологии сжижения - Техническая библиотека Neftegaz.RU. neftegaz.ru. Дата обращения 5 ноября 2019.
  14. Майорец М., Симонов К., 2013, с. 46.
  15. Evaluation of LNG Technologies, University of Oklahoma 2008 Архивировано 29 декабря 2015 года.
  16. Liquefied Natural Gas (LNG) value chain.
  17. http://en.murmanshelf.ru/files/statoil_seminar_2012/1_Overview.pdf#page=4
  18. 1 2 BP Statistical Review of World Energy 2019
  19. ЦДУ ТЭК. Стратегия роста. ЦДУ ТЭК. ЦДУ ТЭК (15.05.2019).
  20. 1 2 3 ТЭК России | Стратегия роста. www.cdu.ru. Дата обращения 15 мая 2019.
  21.  (недоступная ссылка с 10-11-2016 [1123 дня])Проект «Сахалин-2» — последние достижения Архивная копия от 8 марта 2011 на Wayback Machine
  22. России удалось рекордно заработать на экспорте // Взгляд, 18 января 2019
  23. 1 2 Сергей Кудияров. СПГ не пройдёт // Эксперт, № 35 (1041), 28 августа — 3 сентября 2017
  24. Achema и LET покупают СПГ у российской компании «Новатэк» // апр 19
  25. Компания планирует и другие аналогичные проекты — «Арктик-СПГ-1», «Арктик-СПГ-2» и «Арктик-СПГ-3»
  26. «Балтийский СПГ» отправили на доработку (недоступная ссылка) // «Деловой Петербург» (Online) 20 сентября 2007
  27. [1] Gazprom changed site for planned Shtokman LNG plant, BarentsObserver.com, 14 августа 2007
  28. «Газпром СПГ Владивосток» — О компании
  29. [2]
  30. [3] — подставить прямую ссылку
  31. Майорец М., Симонов К., 2013.

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.

Ссылки