Cum se lichefiază gazele? Producerea și utilizarea gazului lichefiat. Producția de GPL din gaz petrolier asociat

Producția pe scară largă de gaz natural lichefiat

Transformarea gazelor naturale în stare lichidă se realizează în mai multe etape. În primul rând, toate impuritățile sunt îndepărtate - în primul rând, dioxidul de carbon și, uneori, chiar reziduurile minime de compuși cu sulf. Apoi se recuperează apa, care altfel s-ar putea transforma în cristale de gheață și ar putea înfunda instalația de lichefiere.

De regulă, recent pentru purificarea complexă a gazului din umiditate, dioxid de carbon și hidrocarburi grele, a fost utilizată o metodă de adsorbție de purificare profundă a gazului pe site moleculare.

Următorul pas este eliminarea majorității hidrocarburilor grele, lăsând în mare parte metan și etan. Gazul este apoi răcit treptat, utilizând de obicei un proces de refrigerare în două cicluri într-o serie de schimbătoare de căldură (evaporatoare de răcire). Purificarea și fracționarea se efectuează, la fel ca cea mai mare parte a răcirii, la presiune înaltă. Frigul este produs prin unul sau mai multe cicluri de refrigerare, permițând scăderea temperaturii la -160 ° C. Apoi devine lichid la presiunea atmosferică.

producția de gaze naturale lichefiate

Figura 1 Procesul de lichefiere a gazelor naturale (producția GNL)

Lichefierea gazelor naturale este posibilă numai atunci când acesta este răcit sub temperatura critică. În caz contrar, gazul nu poate fi transformat în lichid chiar și la presiuni foarte mari. Pentru a lichefia gazul natural la o temperatură egală cu cea critică (T = T cr), presiunea acestuia trebuie să fie egală sau mai mare decât cea critică, adică P> Pkt. Când gazul natural este lichefiat sub presiune sub valoarea critică (P< Ркт) температура газа также должна быть ниже критической.

Pentru a lichefia gazul natural, atât principiile răcirii interne, când gazul natural în sine acționează ca fluid de lucru, cât și principiile răcirii externe, atunci când gazele criogenice auxiliare cu un punct de fierbere mai scăzut (de exemplu, oxigen, azot, heliu). În acest din urmă caz, schimbul de căldură între gazul natural și gazul auxiliar criogenic are loc prin suprafața de schimb de căldură.

În producția industrială de GNL, cele mai eficiente cicluri de lichefiere sunt cu o unitate de refrigerare externă (principii de refrigerare externă) alimentată cu hidrocarburi sau azot, aproape toate gazele naturale fiind lichefiate. Ciclurile pe amestecuri de agenți frigorifici sunt utilizate pe scară largă, unde un ciclu în cascadă cu un singur flux este utilizat mai des decât altele, cu un consum specific de energie de 0,55-0,6 kW”h/kg GNL.

In unitatile de lichefiere de capacitate mica se foloseste ca agent frigorific gazul natural lichefiat, in acest caz se folosesc cicluri mai simple: cu compresor de throttling, expander, tub vortex etc.

Lichefierea gazelor naturale pe bază de refrigerare internă se poate realiza în următoarele moduri:

* expansiunea isentalpică a gazului comprimat (entalpia i = const), adică throttling (folosind efectul Joule-Thomson); atunci când este reglat, fluxul de gaz nu efectuează nicio activitate;

* dilatarea izoentropică a gazului comprimat (entropia S-const) cu revenirea muncii externe; în acest caz, se obține o cantitate suplimentară de frig, în plus față de cea cauzată de efectul Joule-Thomson, deoarece munca de dilatare a gazului se realizează datorită energiei sale interne.

De regulă, expansiunea isentalpică a gazului comprimat este utilizată numai în lichefiante cu productivitate scăzută și medie, în care un anumit consum excesiv de energie poate fi neglijat. Expansiunea izoentropică a gazului comprimat este utilizată în dispozitive de mare capacitate (la scară industrială).

Lichefierea gazelor naturale pe bază de refrigerare externă se poate realiza în următoarele moduri:

* folosind criogeneratoare Stirling, Vuelemier-Takonis, etc.; corpurile de lucru ale acestor criogeneratoare sunt, de regulă, heliu și hidrogen, ceea ce permite, la efectuarea unui ciclu termodinamic închis, atingerea unei temperaturi pe peretele schimbătorului de căldură sub punctul de fierbere al gazului natural;

* utilizarea de lichide criogenice cu un punct de fierbere mai mic decât cel al gazelor naturale, precum azotul lichid, oxigenul etc.;

* utilizarea unui ciclu în cascadă folosind diverși agenți frigorifici (propan, amoniac, metan etc.); într-un ciclu în cascadă, un gaz care este ușor lichefiat prin compresie, la evaporare, creează frigul necesar pentru a scădea temperatura altui gaz greu de lichefiat.

După lichefiere, GNL este plasat în rezervoare de stocare special izolate și apoi încărcat în transportoare GNL pentru transport. În acest timp de transport, o mică parte din GNL este invariabil „evaporată” și poate fi folosită drept combustibil pentru motoarele cisternei. La atingerea terminalului de consum, gazul lichefiat este descărcat și introdus în rezervoare de stocare.

Înainte de a fi pus în funcțiune, GNL este readus la starea gazoasă la o stație de regazificare. După regazificare, gazele naturale sunt utilizate în același mod ca și gazele transportate prin conducte de gaz.

Terminalul de recepție a GNL este o structură mai puțin complexă decât o instalație de lichefiere și constă în principal dintr-un punct de recepție, un rack de descărcare, rezervoare de stocare, instalații de procesare a gazelor din evaporarea din rezervoare și o unitate de dozare.

Tehnologia de lichefiere a gazului, transportul și stocarea acestuia a fost deja pe deplin stăpânită în lume. Prin urmare, producția de GNL este o industrie care se dezvoltă destul de rapid în sectorul energetic global.

Producția la scară mică de gaz natural lichefiat

Tehnologiile moderne fac posibilă rezolvarea problemei alimentării autonome cu energie electrică a micilor întreprinderi industriale, sociale și localităților prin crearea de instalații energetice bazate pe mini-energie folosind GNL.

Mini-instalațiile autonome de energie care utilizează gaze naturale lichefiate nu numai că vor contribui la eliminarea problemei alimentării cu energie electrică a regiunilor îndepărtate, ci vor oferi și o alternativă pentru a pune capăt dependenței consumatorilor de marii furnizori de energie electrică și căldură. În prezent, producția de GNL la scară mică este o zonă atractivă pentru investiții în instalații energetice, cu o perioadă de rambursare relativ scurtă.

Există o tehnologie de lichefiere a gazelor naturale folosind energia presiunii diferențiale a gazului la stația de distribuție a gazului cu introducerea unităților de expandare-compresoare, implementate la stația de distribuție a gazelor „Nikolskaya” (regiunea Leningrad). Capacitatea de proiectare a centralei de GNL este de 30 de tone pe zi.

Unitatea de lichefiere a gazelor naturale este formată dintr-un bloc de schimbătoare de căldură congelatoare, un sistem de răcire cu gaz comprimat, o unitate de lichefiere, o unitate turbo-expansor-compresor în două trepte, un sistem automat de monitorizare și control pentru instalație (ASCU), supape, inclusiv cele controlate și instrumentație.

Figura 2. Schema instalației de lichefiere NG

Principiul de funcționare al instalației este următorul (Fig. 2).

Gazul natural cu un debit de 8000 Nm3/h și o presiune de 3,3 MPa este furnizat turbocompresoarelor K1 și K2 care funcționează pe același arbore ca și expansoarele turbo D1 și D2.

Datorită purității suficient de ridicate a gazelor naturale (conținutul de CO2 nu mai mult de 400 ppm), într-o instalație de lichefiere a gazelor naturale se asigură doar deshidratarea gazelor, care, pentru a reduce costul echipamentului, este asigurată prin metoda umidității. congelare.

Într-un turbocompresor în 2 trepte, presiunea gazului crește la 4,5 MPa, apoi gazul comprimat este răcit secvențial în schimbătoarele de căldură T3-2 și T3-1 și intră în congelator, format din 3 schimbătoare de căldură T11-1, T11-2 și T11-3 (sau T12-1, T12-2 și T12-3), în care, din cauza utilizării fluxului invers de gaz rece din schimbătorul de căldură T2-1, umiditatea îngheață. Gazul curățat după filtrul F1-2 este împărțit în două fluxuri.

Un flux (cea mai mare parte) este trimis la congelator pentru recuperarea rece, iar la ieșirea congelatorului printr-un filtru, este alimentat secvenţial la turbo-expansoare D1 și D2, iar după acestea este trimis în flux invers la ieșirea separatorului C2-1.

Al doilea flux este direcționat către schimbătorul de căldură T2-1, unde, după răcire, este reglat prin clapeta ДР în separatorul С2-1, în care faza lichidă este separată de vaporii săi. Faza lichidă (gaz natural lichefiat) este trimisă la dispozitivul de stocare și la consumator, iar faza de vapori este alimentată secvenţial la schimbătorul de căldură T2-1, congelatorul T11 sau T12 și schimbătorul de căldură T3-2, iar apoi la linia de joasă presiune situată după stația de distribuție a gazelor, unde presiunea devine egală cu 0,28-0,6 MPa.

După un anumit timp, congelatorul T11 în funcțiune este transferat la încălzire și purjare cu gaz de joasă presiune din principal, iar congelatorul T12 este transferat în modul de funcționare. 28 ianuarie 2009, A.P. Inkov, B.A. Skorodumov şi colab. Neftegaz.RU

La noi in tara exista un numar important de statii de distributie a gazelor, unde gazul redus isi pierde inutil din presiune, iar in unele cazuri, iarna, este necesar sa se furnizeze mai multa energie pentru incalzirea gazului inainte de a-l strona.

În același timp, folosind energia practic liberă a diferenței de presiune a gazului, este posibil să se obțină un purtător de energie util social, convenabil și prietenos cu mediul - gazul natural lichefiat, cu care este posibilă gazificarea instalațiilor industriale, sociale și a așezărilor care nu au alimentare cu gaz prin conducte.

Consumul intern limitat încurajează producătorii să crească aprovizionarea cu GPL în străinătate. Astăzi, nord-vestul Europei este considerată una dintre cele mai atractive destinații de export pe mare. În următorii ani, țara este de așteptat să lanseze o serie de proiecte de infrastructură axate în primul rând pe piața promițătoare a regiunii Asia-Pacific.

În viitorul apropiat, petrochimia ar trebui să devină un catalizator al cererii interne de GPL. Vorbim despre viitoarea lansare de către SIBUR a celui mai mare complex petrochimic al țării, Zapsibneftekhim, care va procesa gazele lichefiate în produse cu valoare adăugată ridicată.

Potrivit Thomson Reuters, în 2016 în Rusia (excluzând volumele întreprinderii mixte ruso-kazah KazRosGas) au fost produse 16,2 milioane de tone de GPL față de 13 milioane de tone în 2012. În ultimii ani, producția acestui produs a crescut cu o medie de 4,4% anual. O scădere ușoară și aparent temporară a avut loc abia anul trecut. Creșterea producției se datorează în primul rând extinderii capacităților existente și construcției de noi capacități ale SIBUR, Gazprom (Surgutsky ZSK) și NOVATEK (Purovsky ZPK) pentru procesarea gazelor, stabilizarea condensului de gaz și fracționarea gazului.

Potrivit Ministerului Energiei (statisticile sale sunt ușor diferite de cele de mai sus), cele mai mari volume de producție de GPL sunt asigurate de întreprinderile petrochimice (în 2016 - 7,9 milioane de tone). Acestea sunt urmate de uzinele de procesare a gazelor și rafinăriile companiilor petroliere - 4,9 milioane și, respectiv, 3,8 milioane de tone.

Cel mai mare producător rus de gaze petroliere lichefiate este SIBUR. Potrivit Thomson Reuters, aceasta reprezintă 41% din producția totală (compania însăși își estimează cota de piață la 45%). Gazprom controlează 18% din piață. Rosneft, datorită achiziției de active ale TNK-BP, SANORS și Bashneft, a ocupat locul trei cu o cotă de 12%. În general, cele mai mari nouă companii acoperă 98% din piață.

În ceea ce privește structura producției, până în 2015 s-a înregistrat o creștere a producției de fracții GPL pur - propan, butan și izobutan. În ultimii trei ani, producția de amestec tehnic propan-butan (TPBT) a crescut la maximum, ceea ce a fost cauzat de o creștere bruscă a cererii pentru acest produs în Ucraina. Potrivit Thomson Reuters, în 2017, 33% din producția totală de GPL a scăzut pe SPBT, 47% - pe fracțiuni pure.

Principalele sfere de consum de GPL sunt sectorul utilităților, transportul auto și petrochimie. Aceasta din urmă industrie ar trebui să devină pe termen lung principalul motor al creșterii cererii de GPL. Deci, în conformitate cu proiectul Strategiei Energetice a Rusiei (versiune actualizată), producția de etilenă până în 2020 ar trebui să crească cu 75-85%, iar până în 2035 - de 3,6-5 ori. Dacă în 2016 24% din GPL a fost trimis pentru procesare ulterioară, atunci până în 2020 această cifră ar trebui să crească la 30%, iar până în 2035 - la 44-55%.

Un rol important în implementarea acestor planuri este atribuit complexului petrochimic SIBUR în construcție.

Capacitatea actuală de procesare APG a SIBUR este de 25,4 miliarde de metri cubi pe an, inclusiv Yuzhno-Priobsky GPP, un proiect comun cu Gazprom Neft. Capacitatea de fracţionare a gazelor ajunge la 8,55 milioane de tone pe an. Cea mai mare unitate de fracționare a gazelor este situată în situl industrial Tobolsk al companiei. Fracția largă de hidrocarburi ușoare (NGL) obținută în procesul de procesare a gazelor naturale și asociate intră în Tobolsk printr-o conductă de produse și este împărțită aici în fracții separate (propan, butan, izobutan și altele).

În iunie 2016, SIBUR a finalizat reconstrucția complexului de procesare a NGL, în urma căreia capacitatea totală de fracționare a gazelor din Tobolsk a crescut de la 6,6 la 8 milioane de tone pe an. În plus, vara trecută, compania a finalizat reconstrucția fabricii de procesare a gazelor Yuzhno-Balyksky, datorită căreia uzina și-a crescut capacitatea de producție a LGN cu peste 100 de mii de tone pe an.

Acest lucru permite SIBUR să crească producția de GPL, care sunt trimise atât la export, despre care vor fi discutate mai jos, cât și pentru prelucrarea ulterioară în produse petrochimice. „După lansarea Zapsibneftekhim, vom înceta să mai vindem aproximativ 3 milioane de tone de gaze de hidrocarburi lichefiate, care, în mod convențional, costă acum 350 de dolari pe tonă și vom începe să vindem suplimentar peste 2 milioane de tone de polimeri produși din acest gaz, care va costa, de exemplu, 1.000 de dolari pe tonă... Producția de polimeri este o afacere mai profitabilă, dar crearea acesteia implică cheltuieli de capital semnificative”, a menționat Dmitri Konov, președintele Consiliului de Administrație al SIBUR, într-un interviu acordat RBC vara trecută.

Rosneft intenționează, de asemenea, să crească producția de GPL. „Fiica” sa de gaze Rospan intenționa în februarie 2018 să lanseze un complex pentru prepararea și prelucrarea gazului și a condensatului în zona Vostochno-Urengoysky. Când va atinge capacitatea maximă, va produce anual 16,7 miliarde de metri cubi de gaz uscat, până la 5 milioane de tone de condensat de gaz stabil și peste 1,2 milioane de tone de fracțiune propan-butan. Pentru a transporta gaze lichefiate, Rospan construiește un terminal de încărcare lângă gara Korotchaevo cu o capacitate de transbordare de 1,6 milioane de tone pe an.

Se presupune că, după lansarea complexului, Rosneft va crește producția de GPL la 2,8 milioane de tone pe an (inclusiv uzinele Bashneft) și va deveni al doilea producător al acestui produs al țării. De asemenea, gazele lichefiate sunt planificate să fie procesate în produse cu valoare adăugată mai mare. Șeful Rosneft Igor Sechin a menționat, în special, proiecte pentru producția de poliolefine în regiunea Volga, Siberia de Est și pe baza Companiei Petrochimice de Est (VNHK) din Primorye.

În viitorul apropiat, un nou participant poate apărea pe piața GPL - Irkutsk Oil Company. Proiectul său de gaz presupune construirea a patru unități de tratare a gazelor naturale și asociate la câmpurile Yaraktinskoye și Markovskoye, cu o capacitate totală de peste 20 de milioane de metri cubi pe zi. LGN produs la uzine va fi furnizat printr-o conductă de produse către un nou complex pentru primirea, depozitarea și transportul GPL din Ust-Kut și, ulterior, viitorului GPP Ust-Kutsk cu o capacitate de 1,8 milioane de tone pe an. Uzina va asigura fracţionarea LGN pentru a obţine propan tehnic, butan tehnic şi condensat gazos stabil. Gazele lichefiate în valoare de 550 mii tone pe an sunt planificate să fie furnizate pe piața internă și pentru export. În a treia etapă, INK plănuiește construcția fabricii de polimeri Ust-Kutsk, care va produce produse cu valoare adăugată mare - până la 600 de mii de tone de polietilenă de înaltă și joasă presiune pe an.

Un alt jucător notabil pe piața GPL poate fi EKTOS (fostul Volzhsky Rubber). În primăvara lui 2017, SIBUR a încheiat tranzacția pentru a-i vinde 100% din Uralorgsintez JSC. Principalele activități ale Uralorgsintez sunt producția de GPL și o componentă de combustibil cu octan ridicat - metil terț-butil eter (MTBE). Capacitatea uzinei de fracţionare a materiilor prime hidrocarburi este de 0,91 milioane tone pe an, pentru producţia de MTBE - 220 mii tone, benzen - 95 mii tone pe an.

Citiți textul integral în nr. 1-2 „Uleiul Rusiei”

De mai bine de 30 de ani în URSS, apoi în Rusia, gazele lichefiate și comprimate au fost folosite în economia națională. În acest timp, a fost parcursă o cale destul de dificilă în organizarea contabilității gazelor lichefiate, dezvoltarea tehnologiilor de pompare, măsurare, depozitare și transportare a acestora.

De la ardere la spovedanie

Din punct de vedere istoric, potențialul gazului ca sursă de energie a fost subestimat în țara noastră. Nevăzând sfere de aplicare justificate din punct de vedere economic, industriașii petrolier au încercat să scape de fracțiunile ușoare de hidrocarburi, le-au ars fără beneficii. În 1946, separarea industriei gazelor într-o industrie independentă a revoluționat situația. Volumul de producție a acestui tip de hidrocarburi a crescut dramatic, la fel ca și raportul în balanța combustibilului din Rusia.

Când oamenii de știință și inginerii au învățat să lichefieze gazele, a devenit posibil să construiască întreprinderi de lichefiere a gazelor și să livreze combustibil albastru în zone îndepărtate fără o conductă de gaz și să-l folosească în fiecare casă, ca combustibil pentru mașini, în producție, precum și să-l exporte pentru valuta tare.

Ce sunt gazele petroliere lichefiate

Ele sunt împărțite în două grupe:

1. Gazele de hidrocarburi lichefiate (GPL) sunt un amestec de compuși chimici, constând în principal din hidrogen și carbon cu structuri moleculare diferite, adică un amestec de hidrocarburi cu greutăți moleculare diferite și structuri diferite.
2. Fracțiuni largi de hidrocarburi ușoare (NGL) - includ în principal amestecuri de hidrocarburi ușoare de fracții hexan (C6) și etan (C2). Compoziția lor tipică: etan 2-5%, gaz lichefiat din fracțiile C4-C5 40-85%, fracția hexan C6 15-30%, fracția pentanică reprezintă restul.

Gaz lichefiat: propan, butan

În industria gazelor, GPL-ul este utilizat la scară industrială. Componentele lor principale sunt propanul și butanul. De asemenea, conțin hidrocarburi mai ușoare (metan și etan) și altele mai grele (pentan) ca impurități. Toate aceste componente sunt hidrocarburi saturate. Compoziția GPL poate include și hidrocarburi nesaturate: etilenă, propilenă, butilenă. Butan-butilene pot fi prezente ca compuși izomeri (izobutan și izobutilenă).

Tehnologii de lichefiere

Ei au învățat să lichefieze gazele la începutul secolului al XX-lea: în 1913, olandezul K.O. Heike a primit Premiul Nobel pentru lichefierea heliului. Unele gaze sunt aduse în stare lichidă prin simplă răcire fără condiții suplimentare. Cu toate acestea, majoritatea gazelor „industriale” de hidrocarburi (dioxid de carbon, etan, amoniac, butan, propan) sunt lichefiate sub presiune.

Producția de gaz lichefiat se realizează la instalații de lichefiere a gazelor situate fie în apropierea zăcămintelor de hidrocarburi, fie pe traseul gazoductelor principale din apropierea marilor noduri de transport. Gazul natural lichefiat (sau comprimat) poate fi transportat cu ușurință prin transport rutier, feroviar sau pe apă până la consumatorul final, unde poate fi stocat, apoi convertit înapoi în stare gazoasă și alimentat în rețeaua de alimentare cu gaz.

Echipament special

Pentru lichefierea gazelor se folosesc instalatii speciale. Acestea reduc semnificativ volumul de combustibil albastru și cresc densitatea energiei. Cu ajutorul lor, este posibil să se efectueze diferite metode de prelucrare a hidrocarburilor, în funcție de aplicarea ulterioară, de proprietățile materiei prime și de condițiile de mediu.

Instalațiile de lichefiere și compresie sunt proiectate pentru tratarea gazelor și au un design modular sau sunt complet containerizate. Datorită stațiilor de regazificare, devine posibilă furnizarea de combustibil natural ieftin chiar și celor mai îndepărtate regiuni. Sistemul de regazificare permite, de asemenea, stocarea și furnizarea gazelor naturale după cum este necesar, în funcție de cerere (de exemplu, în perioadele de cerere de vârf).

Cele mai multe dintre diferitele gaze în stare lichefiată au aplicații practice:

• Clorul lichid este folosit pentru dezinfectarea și înălbirea țesăturilor și este folosit ca armă chimică.
• Oxigen - în spitale pentru pacienții cu probleme de respirație.
• Azot - în criochirurgie, pentru înghețarea țesuturilor organice.
• Hidrogenul este ca combustibilul pentru avioane. Recent, au apărut mașinile alimentate cu hidrogen.
• Argon - în industrie pentru tăierea metalelor și sudarea cu plasmă.

De asemenea, puteți lichefia gazele din clasa hidrocarburilor, dintre care cele mai populare sunt propanul și butanul (n-butan, izobutan):

• Propanul (C3H8) este o substanță organică din clasa alcanilor. Obținut din gaze naturale și prin cracarea produselor petroliere. Gaz incolor, inodor, ușor solubil în apă. Se foloseste ca combustibil, pentru sinteza polipropilenei, pentru producerea solventilor, in industria alimentara (aditiv E944).
• Butan (C4H10), clasa alcanilor. Gaz incolor, inodor, inflamabil, ușor de lichefiat. Primit din condensat de gaz, gaz petrolier (până la 12%), la cracarea produselor petroliere. Se foloseste ca combustibil, in industria chimica, in frigidere ca agent frigorific, in industria alimentara (aditiv E943).

Caracteristicile GPL

Principalul avantaj al GPL este posibilitatea existenței lor la temperaturi ambientale și presiuni moderate, atât în ​​stare lichidă, cât și în stare gazoasă. În stare lichidă, sunt ușor de prelucrat, depozitat și transportat, în stare gazoasă au cele mai bune caracteristici de ardere.

Starea sistemelor de hidrocarburi este determinată de combinarea influențelor diferiților factori, de aceea, pentru o caracterizare completă, este necesară cunoașterea tuturor parametrilor. Principalele, susceptibile de măsurare directă și de influențare a regimurilor de curgere, includ: presiunea, temperatura, densitatea, vâscozitatea, concentrația componentelor, raportul de fază.

Sistemul este în echilibru dacă toți parametrii rămân neschimbați. În această stare, nu există metamorfoze calitative și cantitative vizibile în sistem. O modificare a cel puțin unui parametru încalcă starea de echilibru a sistemului, provocând cutare sau cutare proces.

Proprietăți

În timpul depozitării și transportului gazelor lichefiate, starea lor de agregare se schimbă: o parte din substanță se evaporă, transformându-se într-o stare gazoasă, o parte din ea se condensează - se transformă într-una lichidă. Această proprietate a gazelor lichefiate este una dintre cele definitorii în proiectarea sistemelor de stocare și distribuție. Când un lichid în fierbere este luat din rezervoare și transportat printr-o conductă, o parte din lichid se evaporă din cauza pierderilor de presiune, se formează un flux în două faze, a cărui presiune a vaporilor depinde de temperatura de tur, care este mai mică decât temperatura din tancul. Dacă mișcarea lichidului bifazic prin conductă se oprește, presiunea în toate punctele este egalizată și devine egală cu presiunea vaporilor.

Tehnologiile de producție și transport de petrol și gaze sunt în mod constant îmbunătățite. Și unul dintre cele mai clare exemple în acest sens este gazul natural lichefiat (GNL), și anume tehnologia de lichefiere a gazelor la scară largă și transportul GNL pe mare pe distanțe lungi. GNL este o adevărată revoluție pe piața gazelor, schimbând imaginea energiei moderne, dovadă că industria materiilor prime este capabilă să genereze soluții moderne de înaltă tehnologie. GNL deschide noi piețe pentru combustibilul albastru, implicând tot mai multe țări în afacerea cu gaze, ajutând la rezolvarea puzzle-ului securității energetice globale. Termenul „pauză de gaz”, adică consumul activ de gaz și posibila transformare a acestuia în combustibil numărul unu, nu este o expresie goală.

Tehnologiile de producere industrială a gazelor naturale lichefiate nu au prea mult timp la dispoziție. Prima instalație de export de gaz lichefiat a fost pusă în funcțiune1964 Dar de atunci procesul a fost îmbunătățit constant, iar astăzi, de exemplu, se pregătesc deja proiecte pentru primele instalații mobile de lichefiere a gazelor plutitoare din lume situate pe nave cu tonaj mare.

Gazele naturale lichefiate atrag mai multe sectoare industriale de-a lungul lanțului. Acestea sunt construcțiile navale, ingineria transporturilor și chimia. Gazele naturale lichefiate modelează chiar estetica unei societăți moderne extrem de industrializate. Oricine a văzut o instalație de lichefiere a gazelor poate fi convins de acest lucru.

Rusia, cu cele mai mari rezerve de gaze din lume, a ieșit de mult timp din afacerea cu gaze lichefiate și din comerțul cu GNL. Dar acest gol neplăcut a fost umplut. În 2009, a fost pusă în funcțiune prima fabrică de lichefiere a gazelor de pe Sakhalin - proiectul Sakhalin-2. Este foarte important că în Rusia sunt implementate tehnologii avansate în domeniul lichefierii gazelor. De exemplu, uzina Sakhalin se bazează pe tehnologia de lichefiere a reactivului mixt dual de ultimă oră, dezvoltată special pentru acest proiect. Deoarece GNL este produs la temperaturi extrem de scăzute, condițiile climatice pot fi valorificate pentru a reduce costul de producție a GNL și pentru a îmbunătăți eficiența procesului de producție.

Pe de altă parte, Rusia nu are altă opțiune decât GNL. Procesele de integrare se dezvoltă în lume, GNL-ul concurenților intră deja pe piețele tradiționale de export de gaz rusesc, adică în Europa, înlocuind Gazprom, iar Qatar și Australia își măresc pozițiile în regiunea Asia-Pacific, punând în pericol planurile Rusiei de a export pe aceste piețe.

Vechile câmpuri gigantice sunt în stadiul de scădere a producției, din noul fond există „stele” sub forma câmpurilor Bovanenkovskoye și Kharasaveyskoye. Mai mult, țara trebuie să meargă la raft și să stăpânească noile tehnologii. Și s-a întâmplat că centralele de GNL sunt considerate baza pentru monetizarea rezervelor de gaze a unor astfel de câmpuri - aproape de coastă, dar departe de consumator.

Expresia rusă „gaz natural lichefiat” corespunde cuvântului englez Liquified Natural Gas (GNL). Este important să se distingă GNL de grupul de gaze petroliere lichefiate (GPL), care include propan-butan lichefiat (SPB) sau gazul petrolier lichefiat (GPL). Dar este ușor să le deosebești unele de altele și să înțelegi „familia” gazelor de hidrocarburi lichefiate. De fapt, principala diferență constă în ce fel de gaz este lichefiat. Dacă vorbim despre lichefierea gazelor naturale, care constă în principal din metan, atunci se folosește termenul de gaz natural lichefiat - sau se prescurtă GNL. Metanul este cea mai simplă hidrocarbură, conține un atom de carbon și are formula chimică CH4. În cazul unui amestec propan-butan, vorbim de propan-butan lichefiat. De regulă, este extras din gazul petrolier asociat (APG) sau din distilarea uleiului ca fracțiune cea mai ușoară. GPL este folosit, în primul rând, ca materie primă în petrochimie pentru producerea materialelor plastice, ca resursă energetică pentru gazeificarea așezărilor sau pe vehicule.

GNL nu este un produs de sine stătător, deși există oportunități de a utiliza GNL în forma sa directă. Acesta este practic același metan care este furnizat prin conducte. Dar acesta este o modalitate fundamental diferită de a livra gaz natural consumatorului. Metanul lichefiat poate fi transportat pe distanțe mari pe mare, ceea ce contribuie la crearea unei piețe globale de gaze, permițând producătorului de gaze să își diversifice vânzările și cumpărătorului să extindă geografia achizițiilor de gaze. Producătorul de GNL are o mare libertate în geografia aprovizionărilor. La urma urmei, este mai profitabil să creezi o infrastructură pentru transportul maritim pe distanțe lungi decât să tragi o conductă de gaz pe mii de kilometri. Nu întâmplător GNL este numit și „conductă flexibilă”, arătându-și principalul avantaj față de metoda tradițională de livrare a gazelor: o conductă convențională conectează extrem de rigid câmpurile cu o anumită regiune de consum.

Odată livrat la destinație, GNL este convertit înapoi în stare gazoasă - în unitatea de regazificare, temperatura sa este adusă la temperatura ambiantă, după care gazul devine adecvat pentru transport prin rețelele convenționale de conducte.

GNL este un lichid limpede, incolor, netoxic, care se formează la o temperatură de -160C. Odată livrat la destinație, GNL este din nou convertit în stare gazoasă: în unitatea de regazificare, temperatura acestuia este adusă la temperatura ambiantă, după care gazul devine adecvat pentru transport prin rețelele convenționale de conducte.

Principalul avantaj al gazului lichefiat față de omologul său de conductă este că, în timpul depozitării și transportului, ocupă de 618-620 de ori mai puțin volum, ceea ce reduce semnificativ costurile. La urma urmei, gazul natural are o densitate termică mai mică în comparație cu petrolul și, prin urmare, pentru a transporta volume de gaz și petrol cu ​​aceeași putere calorică (adică cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii combustibilului), în primul caz, mare. volume sunt necesare. Aici a apărut ideea de lichefiere a gazului pentru a-i oferi un câștig de volum.

GNL poate fi stocat la presiunea atmosferică, punctul său de fierbere este de -163 ° C, este non-toxic, inodor și incolor. Gazul natural lichefiat nu corodează materialele structurale. Proprietățile ecologice ridicate ale GNL sunt explicate prin absența sulfului în gazul lichefiat. Dacă sulful este prezent în gazul natural, acesta este îndepărtat înainte de procedura de lichefiere. Interesant este că începutul erei gazului lichefiat în Japonia se datorează tocmai faptului că companiile japoneze au decis să folosească GNL ca combustibil pentru a reduce poluarea aerului.

GNL produs în fabricile moderne este în principal metan - aproximativ 95%, restul de 5% fiind etan, propan, butan și azot. În funcție de instalația de producție, conținutul molar de metan poate varia de la 87 (plante algeriene) la 99,5% (uzina Kenai, Alaska). Puterea calorică netă este de 33.494 kJ/m3 sau 50.116 kJ/kg. Pentru producția de GNL, gazul natural este mai întâi purificat din apă, dioxid de sulf, monoxid de carbon și alte componente. La urma urmei, vor îngheța la temperaturi scăzute, ceea ce va duce la deteriorarea echipamentelor scumpe.

Dintre toate sursele de energie cu hidrocarburi, gazul lichefiat este cel mai curat - de exemplu, atunci când este folosit pentru a genera energie electrică, emisiile de CO2 în atmosferă sunt la jumătate mai mari decât atunci când se utilizează cărbune. În plus, produsele de ardere ale GNL conțin mai puțin monoxid de carbon și oxid de azot decât gazul natural - acest lucru se datorează curățării mai bune în timpul arderii. De asemenea, nu există sulf în gazul lichefiat, care este, de asemenea, un factor pozitiv important în evaluarea proprietăților de mediu ale GNL.

Lanțul complet de producție și consum de GNL include următoarele etape

producția de gaze;

transportul acestuia la uzina de lichefiere;

procedura de lichefiere a gazului, conversia acestuia dintr-o stare gazoasă într-o stare lichidă; injectarea în rezervoarele de stocare pe cisterne și transportul ulterioar;

regazificarea la terminale onshore, adică conversia GNL în stare gazoasă;

livrarea către consumator și utilizarea acestuia.

După cum știți, în prezent și pe termen mediu, gazele naturale rămân o componentă vitală în satisfacerea nevoilor globale de energie datorită avantajelor pe care le are față de alte tipuri de combustibili fosili și datorită cererii în continuă creștere pentru acesta.

În prezent, cea mai mare parte a gazului este livrat consumatorilor prin conducte trunchi sub formă gazoasă.

Totodată, în unele cazuri, pentru câmpurile îndepărtate greu accesibile, transportul gazelor naturale lichefiate (GNL) este de preferat conductei tradiționale. Calculele au arătat că transportul GNL cu nave-cisternă, ținând cont de construcția capacităților de lichefiere și regazificare, se dovedește a fi viabil din punct de vedere economic la distanțe de la 2500 km (deși exemplul cu centrala GNL Sakhalin dovedește relevanța excepțiilor). În plus, industria GNL este astăzi lider în globalizarea industriei de gaze și a depășit cu mult regiunile individuale, ceea ce nu era cazul la începutul anilor 1990.

În timp ce cererea de GNL este în creștere, menținerea proiectelor GNL competitive în mediul actual nu este o sarcină ușoară. O caracteristică importantă a centralelor GNL este că majoritatea elementelor de cost sunt dictate de parametri specifici: calitatea gazului brut produs, condițiile naturale și climatice, topografia, volumul operațiunilor offshore, disponibilitatea infrastructurii, condițiile economice și politice.

În acest sens, prezintă un interes deosebit tehnologiile de tratare și lichefiere a gazelor, care sunt deja folosite astăzi în instalațiile moderne de GNL și care pot fi clasificate după diverse criterii. Dar este deosebit de important ca acestea să fie situate în latitudini sudice confortabile sau mai severe latitudini nordice.

Pe baza acestui fapt, este posibil să se analizeze diferențele dintre aceste două grupuri, să se țină cont de particularitățile și dezavantajele fiecăruia, să se aplice experiența de construcție și operare atunci când se implementează noi proiecte GNL în Rusia, în special în condițiile arctice. Dar chiar și ținând cont de experiența existentă, dezvoltarea prospectivă a teritoriilor arctice, unde se află până la 25% din rezervele de hidrocarburi nedescoperite, poate fi asigurată în viitor prin inovații care cresc eficiența și competitivitatea.

Istoricul producției de GNL

Experimentele de lichefiere a gazelor naturale au început la sfârșitul secolului al XIX-lea. Dar abia în 1941 a fost construită o fabrică comercială de GNL în Cleveland (SUA, Ohio). Faptul că GNL poate fi transportat pe distanțe lungi de către nave a fost demonstrat de exemplul transportului de GNL de către petrolierul Methane Pioneer în 1959.

Prima fabrică de export de GNL cu sarcină de bază a fost proiectul Camel din Arzewa, Algeria, care a fost lansat în 1964. Prima fabrică care a început să producă GNL într-un cadru nordic în 1969 a fost o fabrică din Statele Unite ale Americii, în Alaska. Majoritatea dezvoltărilor privind tehnologiile de preparare a gazului pentru lichefiere și pentru lichefierea acestuia au fost efectuate anterior și sunt realizate în prezent de grupuri de oameni de știință care lucrează pe personalul obișnuit al întreprinderilor comerciale. Principalii participanți în afacerile internaționale cu GNL și datele de lansare ale centralelor pe an sunt prezentați în Tabel. 1.

La începutul anului 2014, 32 de centrale GNL erau în funcțiune în 19 țări ale lumii; 11 fabrici de GNL în cinci țări ale lumii sunt în construcție; alte 16 fabrici de GNL sunt planificate în opt țări. În Rusia, cu excepția fabricii de GNL de aproximativ. Sakhalin, există un proiect de construire a unei fabrici de GNL Baltic în regiunea Leningrad, o fabrică de GNL este planificată la Yamal cu implicarea partenerilor străini. Există propuneri pentru construirea de instalații GNL pentru dezvoltarea câmpurilor Shtokman și Yuzhno-Tambeyskoye și pentru implementarea proiectelor Sakhalin-1 și Sakhalin-3.

Un număr mare de organizații ruse au fost implicate în proiecte legate de gazul lichefiat: Gazprom VNIIGAZ LLC, Moscow Gas Processing Plant, Sosnogorsk și Orenburg GPP, Arsenal Machine Building Plant OJSC, NPO Geliymash OJSC, Cryogenmash OJSC, OJSC Uralkriomash, OJSC Giprogazt și alții.

Întregul sistem GNL include elemente de producție, procesare, pompare, lichefiere, depozitare, încărcare, transport și descărcare și regazeificare. Proiectele de GNL necesită o cantitate echitabilă de timp, bani și efort în faza de proiectare, evaluare economică, construcție și implementare comercială. De obicei durează mai mult de 10 ani de la proiectare până la implementare. Prin urmare, este o practică general acceptată de a încheia contracte pe 20 de ani. Rezervele de gaze din domeniu ar trebui să fie suficiente pentru 20-25 de ani pentru ca acesta să fie considerat o sursă de hidrocarburi ușoare pentru GNL. Factorii determinanți sunt natura gazului, presiunea disponibilă în rezervor, relația atât între gazul liber, cât și cel dizolvat și țițeiul, factorii de transport, inclusiv distanța până la portul maritim.

Industria GNL a făcut progrese mari de-a lungul anilor. Dacă totalitatea tuturor inovațiilor din acest timp este considerată în mod convențional ca 100%, atunci 15% este o îmbunătățire a procesului, 15% este o îmbunătățire a echipamentelor și 70% este reprezentată de integrarea căldurii și energiei electrice. În același timp, costurile de capital au scăzut cu 30% și s-a înregistrat și o scădere a costului transportului gazelor prin conducte. Există o tendință clară de creștere a volumului liniilor tehnologice. Din 1964, capacitatea unei singure linii tehnologice a crescut de 20 de ori. În același timp, conform stării actuale a economiei și tehnologiei, resursele de gaze, care sunt considerate greu de obținut, sunt estimate la 127,5 trilioane. m3. Prin urmare, problema reală este transportul combustibilului comprimat pe distanțe lungi și prin zone semnificative de apă.

tabelul 1

Punerea în funcțiune la nivel mondial a centralelor GNL

Având în vedere distribuția neuniformă a resurselor de gaze naturale în lume, sarcina de a vinde aceste resurse prin conducte se poate dovedi a fi impracticabilă sau neatractivă din punct de vedere economic. Pentru piețele aflate la mai mult de 1.500 de mile (mai mult de 2.500 km) distanță, opțiunea GNL s-a dovedit a fi destul de economică. În mare parte din acest motiv, livrările globale de GNL se vor dubla între 2005 și 2018.

Piețele GNL au fost în principal în zone cu o creștere industrială ridicată. Unele dintre contracte au fost la prețuri fixe; acest lucru sa schimbat în 1991, când prețul GNL a început să fie legat de petrol și produse petroliere. Proporția tranzacționării pe piața spot a crescut de la 4% în 1990 la 18% până în 2012.

În lanțul valoric GNL, lichefierea gazelor naturale este partea cu cele mai mari costuri de investiții și operare. Multe procese de lichefiere diferă doar în ciclurile de refrigerare. Procesele cu un amestec de agent frigorific sunt potrivite pentru liniile de producție cu un volum de 1 ... 3 milioane de tone pe an. Procesele tehnologice cu volume de la 3 la 10 milioane de tone pe an se bazează pe utilizarea a două cicluri secvenţiale de refrigerare care minimizează căderea de presiune în circuitul de gaze naturale. Utilizarea celui de-al treilea ciclu de refrigerare a făcut posibilă ocolirea unor astfel de „gâteturi” în procesul tehnologic, cum ar fi diametrul schimbătorului de căldură criogenic și volumul compresorului de refrigerare pentru ciclul de propan. Studiile diferitelor procese de lichefiere arată că fiecare dintre ele nu este cu mult mai eficientă decât celelalte. Mai degrabă, fiecare tehnologie are un avantaj competitiv în anumite condiții. Este puțin probabil că se pot aștepta schimbări mari ale costurilor de capital din cauza îmbunătățirilor mici ale procesului, deoarece procesul în sine se bazează pe legile invariabile ale termodinamicii. Ca urmare, industria GNL rămâne extrem de intensivă în capital.

Este posibil ca producția de GNL în 30 de ani să fie diferită de ceea ce există astăzi. S-a acumulat o experiență semnificativă în străinătate în proiectarea, fabricarea și operarea vehiculelor și navelor alimentate cu GNL. Datorită soluționării unui număr de probleme tehnice, scăderii activității investiționale în complexele de GNL onshore, din cauza dificultății de a găsi gaze disponibile, proiectele de centrale GNL plutitoare atrag din ce în ce mai multă atenția tuturor participanților din industria GNL. Inovarea tehnică și integrarea eforturilor pot asigura succesul continuu al unor astfel de proiecte; aceasta necesită soluţionarea unui complex de probleme diverse - economice, tehnice şi de mediu.

Cu toate acestea, astăzi, ca și în ultimii ani, industria GNL își ocupă cu merite locul important pe piața de energie și este probabil să își mențină această poziție în viitorul apropiat.

Prepararea gazelor pentru lichefiere

Procesarea gazului depinde în mare măsură de proprietățile gazului brut, precum și de pătrunderea hidrocarburilor grele prin gazul brut. Pentru a face posibilă lichefierea gazului, gazul este mai întâi procesat. Când intră în instalație, de obicei are loc o separare inițială a fracțiilor și condensul este separat.

Deoarece majoritatea impurităților (apă, CO2, H2S, Hg, N2, He, sulfură de carbonil COS, mercaptani RSH etc.) îngheață la temperaturi GNL sau afectează negativ calitatea produsului care îndeplinește specificațiile cerute de produs, aceste componente sunt de asemenea separat. În plus, hidrocarburile mai grele sunt separate pentru a preveni înghețarea lor în timpul procesului de lichefiere.

Masa 2 prezintă un rezumat al alimentului cu hidrocarburi utilizat la toate instalațiile luate în considerare.

masa 2

Compozițiile gazelor la plantele de nord și de sud

Este clar că amestecurile de hidrocarburi din fiecare dintre cele șapte fabrici sunt potrivite pentru producția de GNL, deoarece majoritatea sunt compuși ușori de metan și etan. Fluxul de gaz care intră în fiecare dintre instalațiile GNL considerate conține apă, azot, dioxid de carbon. În același timp, conținutul de azot variază în intervalul 0,1–4,5%, CO2 - de la 0,07 la 8%. Conținutul de gaz umed variază de la 1% la uzina GNL din Emiratele Arabe Unite până la 5-11% la uzinele GNL din Iran și Alaska.

În plus, gazul unui număr de fabrici conține mercur, heliu, mercaptani și alte impurități de sulf. Problema recuperării hidrogenului sulfurat trebuie abordată la fiecare fabrică, cu excepția fabricii de GNL din Oman. Mercurul este prezent în gaz

Sakhalin, Norvegia, Iran, Qatar și Oman. Prezența heliului este confirmată doar pe proiectul Katargaz2. Prezența RSH, COS este confirmată în gazul proiectului GNL iranian.

Compoziția și volumul gazului afectează nu numai cantitatea de GNL produsă, ci și volumul și varietatea produselor secundare, așa cum se arată în tabel. 3. Devine clar că, în primul rând, compoziția gazului influențează alegerea și utilizarea echipamentelor pentru prelucrarea gazului și, prin urmare, întregul proces de tratare a gazului și randamentul final al produsului.

Tabelul 3

Subproduse gazoase ale instalațiilor de GNL luate în considerare

Pentru a elimina gazele acide din instalațiile de GNL, se folosește procesul Hi-Pure - o combinație a unui proces cu solvenți K2CO3 pentru a elimina cea mai mare parte a CO2 și un proces cu solvent amine pe bază de DEA (dietanolamină) pentru a elimina CO2 și H2S rămas (Fig. 1). ) ...

Uzinele de GNL din Iran, Norvegia, Qatar, Oman și Sakhalin utilizează sistemul de tratare a gazelor cu aminoacizi MDEA (metildietanolamină) cu un activator („aMDEA”).

Acest proces are o serie de avantaje față de procesele fizice și alte procese amine: absorbție și selectivitate mai bune, presiune de vapori mai scăzută, temperatură de funcționare mai optimă, consum de energie etc.

Lichefierea gazelor

Conform celor mai multe estimări și observații, modulul de lichefiere reprezintă 45% din costurile de capital ale întregii fabrici de GNL, ceea ce reprezintă 25–35% din costurile totale ale proiectului și până la 50% din costurile de operare ulterioare. Tehnologia de lichefiere se bazează pe ciclul de refrigerare, când agentul frigorific, prin dilatare și contracție succesive, transferă căldură de la temperatură joasă la temperatură ridicată. Volumul de producție al liniei de proces este determinat în principal de procesul de lichefiere utilizat de agentul frigorific, de cele mai mari dimensiuni disponibile ale combinației compresor/motor care ciclează și de schimbătoarele de căldură care răcesc gazul natural.

Principiile de bază ale refrigerarii și lichefierii gazului presupun că curbele de răcire-încălzire ale gazului și agentului frigorific sunt adaptate cât mai aproape posibil.

Implementarea acestui principiu are ca rezultat un proces termodinamic mai eficient care necesită costuri mai mici pe unitatea de GNL produs, iar acest lucru se aplică tuturor proceselor de lichefiere.

Principalele părți ale unei instalații de lichefiere a gazelor sunt compresoare care circulă agenți frigorifici, antrenări ale compresoarelor și schimbătoare de căldură utilizate pentru răcirea și lichefierea gazului și pentru a face schimb de căldură între agenți frigorifici. Multe procese de lichefiere diferă doar în ciclurile de refrigerare.

masa 4

Tabel rezumat al datelor privind instalațiile GNL

Masa 4 prezintă caracteristicile comparative ale proceselor de lichefiere pentru toate plantele analizate. Schema tehnologiei de lichefiere C3 / MR (Fig. 2), care este utilizată la fabricile de GNL din Oman și Emiratele Arabe Unite, este, de asemenea, cea mai răspândită în lume astăzi.

Luarea în considerare și compararea tuturor fabricilor de GNL din nordul care funcționează în prezent și a centralelor GNL din Orientul Mijlociu conduce la următoarea concluzie: există diferențe între ele în ceea ce privește proiectarea, alegerea tehnologiilor de lichefiere a gazelor și funcționarea.

Aceasta înseamnă că clima și locația vor influența proiectele Arctic LNG existente și viitoare.

Volumele de producție și alegerea tehnologiei sunt determinate nu în ultimul rând de factori precum condițiile naturale. Folosind exemplul centralelor GNL din Norvegia și Sakhalin, se arată că este mai productiv să produci GNL în teritoriile nordice. Analiza nu a scos la iveală motivele care ar putea împiedica utilizarea tehnologiilor considerate de lichefiere a gazelor la instalații în condițiile climatice din sud și nord, cu excepția noii tehnologii DMR, care a fost dezvoltată special pentru condițiile din Sahalin.

Cu toate acestea, alegerea unei anumite tehnologii pentru o anumită regiune afectează eficiența și consumul de energie al producției de GNL, deoarece acești parametri ai procesului de lichefiere sunt determinați de dacă instalația funcționează în condiții reci. De asemenea, este important de menționat că toate proiectele nordice au necesitat de fiecare dată o nouă soluție tehnologică pentru procesul de lichefiere, în timp ce utilizarea tehnologiilor standard este larg răspândită în Orientul Mijlociu.

Numărul de participanți la proiecte la uzinele din sud variază de la 3 la 9, și acesta este de 1,5 ori mai mult decât în ​​proiectele de GNL din nord, unde numărul producătorilor variază de la 2 la 6.

Se poate presupune că o astfel de diferență este determinată nu numai de politicile statelor și ale companiilor naționale, ci și de specificul locației industriilor din nord, unde este necesară fiabilitatea și încrederea jucătorilor puternici și mari de pe piață. Este puțin probabil ca disponibilitatea investițiilor să joace un rol decisiv aici, deoarece există întotdeauna mulți potențiali jucători de pe piață în proiectele GNL.

Toate centralele de GNL considerate au fost construite pentru zăcăminte relativ mari, cu rezerve de gaze de cel puțin 170 miliarde m3. Nu au fost relevate dependențe pentru proiectele de nord și de sud de rezervele de gaze, dar este evident că regiunile sudice au mari oportunități de implementare a unor proiecte mici GNL unice cu volume anuale de producție mai mici - până la 3 milioane de tone pe an.

Argumentul în favoarea unei astfel de afirmații este fabrica de GNL din Kenai (SUA), unde volumele de producție relativ mici de 1,57 milioane tone/an și epuizarea preconizată a rezervelor ridică problema fezabilității continuării proiectului după 40 de ani de operare cu succes.

Dublarea echipamentelor critice, cum ar fi compresoarele frigorifice, nu este obișnuită și are loc doar la cea mai veche fabrică de GNL din Kenai. Utilizarea echipamentelor redundante poate fi nu numai o soluție tehnologică depășită, ci și parțial justificată (dacă există o singură linie tehnologică în condiții nordice pentru a crește fiabilitatea). Într-un fel sau altul, dar evoluțiile din 1992 ale lui Phillips prevăd instalarea de turbocompresoare simple. Tehnologia de lichefiere Phillips cu dublă fiabilitate poate fi o opțiune potrivită pentru câmpurile de gaze mici, izolate.

În ceea ce privește parametrii cum ar fi condițiile contractuale, piețele de vânzare, rezervele de hidrocarburi din câmpuri, dimensiunea flotei de cisterne și a fermelor de rezervoare, utilizarea agenților frigorifici amestecați și numărul de cicluri de refrigerare, nu s-au găsit discrepanțe mari între sud și nord. plantelor. Uniformitatea piețelor de vânzare (Japonia, Coreea, Taiwan, Europa) – indiferent de ora de lansare și locația uzinelor de GNL – arată rentabilitatea importului de GNL de către nave-cisternă prin zone mari de apă pentru țările dezvoltate în absența sau lipsa resurselor energetice.

Utilizarea tehnologiilor de lichefiere a gazelor cu agenți frigorifici mixți este mai de preferat decât utilizarea tehnologiilor cu lichide omogene, indiferent de locația instalației, deoarece curba de condensare se potrivește mai bine cu curba de răcire a gazelor naturale, crescând eficiența procesului de răcire. , iar compoziția agentului frigorific poate fi variată odată cu modificările compoziției gazului. Principalul avantaj al agenților frigorifici omogenei este ușurința în utilizare, dar, în ansamblul avantajelor, acestea sunt inferioare agenților frigorifici amestecați.

Nu există o relație directă între numărul de cicluri de refrigerare și amplasarea fabricilor la latitudinile sudice sau nordice. Cele mai multe tehnologii moderne de lichefiere a gazelor presupun utilizarea a trei cicluri, deoarece procesul de condensare a gazelor naturale este mai avansat. Indiferent de locația uzinei, termenele pentru care se încheie contracte pe termen lung pentru furnizarea de GNL au crescut de la 15 la 20 ... 30 de ani.

Numărul producătorilor și cumpărătorilor de GNL - participanți la relațiile de producție de mărfuri - a crescut, de asemenea, în ultima perioadă.

Costurile de transport cu GNL sunt reduse prin introducerea de cisterne mai mari. În același timp, pentru transportul GNL din uzinele din nord, este necesar să se utilizeze cisterne speciale armate, potrivite pentru utilizare în condiții dificile de gheață. Dovadă în acest sens este următorul fapt: în iulie și decembrie 1993 tancurile proiectului GNL Kenai cu o capacitate de 71.500 mc au fost înlocuite cu cisterne cu o capacitate de 87.500 mc sub denumirile „Polar Eagle” și „Arctic Sun”. Erau cu 15% mai scurte decât tancurile originale și puteau deține cu 23% mai mult GNL. Acest lucru s-a datorat parțial cerințelor părții japoneze de a folosi cisterne mai mari și noi și, parțial, creșterii debitului uzinei. La fel ca predecesorii lor, aceste tancuri au fost proiectate pentru condiții meteorologice dificile și temperaturi scăzute. Pe ele au fost amplasate recipiente prismatice de sine stătătoare; tancurile au armare cu gheață a carenei, elicei, arborilor și mecanismelor de antrenare.

De asemenea, merită luată în considerare complexitatea condițiilor climatice, de gheață, de valuri și de vânt atunci când se încarcă cisterne la uzinele de GNL din nord. În condiții arctice, îmbunătățirea eficienței ciclului primar de refrigerare va necesita probabil înlocuirea propanului cu un agent frigorific cu un punct de fierbere mai scăzut. Poate fi etan, etilenă sau un agent frigorific mixt cu mai multe componente. Capacitatea centralelor GNL de a beneficia de o eficiență teoretică mai mare de lichefiere la temperaturi scăzute depinde de temperaturile de proiectare ale centralelor arctice și de strategiile de operare proiectate ale acestora. Dacă temperatura medie anuală este luată în considerare în proiecte ca o temperatură fixă ​​de proiectare, atunci pierderile datorate temperaturilor mai mari decât temperatura medie (cu un factor de 1,8% / ° C) pot depăși semnificativ beneficiile condensării eficiente la temperaturi sub medie. Acest lucru se poate datora faptului că volumele de producție de GNL se vor modifica pentru a atinge și îndeplini cotele de producție. În schimb, fixarea proiectului din punct de vedere al volumelor și supraestimarea temperaturilor de proiectare (peste temperaturile medii ambientale) pentru a atinge volumele necesare poate duce la o eficiență globală mai mare, dar și la costuri de capital mai mari.

Dacă se ia decizia de a opera instalația la volume variate în funcție de temperatura mediului ambiant, atunci proprietățile gazului brut și logistica transportului GNL vor trebui ajustate pentru a se adapta la astfel de variații.

Acest lucru nu este întotdeauna posibil. De exemplu, condițiile de mediu mai reci pot duce la întârzieri ale navelor într-un moment în care fabrica poate produce cantitatea maximă de producție. Prin urmare, va fi necesar să se echilibreze avantajele economice ale liniilor mari de procesare, configurația optimă de proiectare în ceea ce privește funcționarea, precum și complexitatea construcției și provocările de exploatare a centralei în locații îndepărtate în condiții de mediu în schimbare.

Astfel, pe baza celor spuse, se pot trage următoarele concluzii.

Setul de instalații, parametrii lor tehnologici și gama de produse asociate depind de proprietățile și volumele de gaz utilizate. Analiza nu a evidențiat o dependență semnificativă de locația fabricii de GNL pentru factori precum succesiunea amplasării unităților tehnologice, alegerea tehnologiilor de tratare a gazelor și funcționarea acestora.

Orice proces tehnologic este potrivit pentru proprietăți specifice gazului și condiții specifice de aplicare, iar cele mai practice și eficiente dintre procesele luate în considerare sunt procesul de purificare chimică a MDEA cu un activator și procesul fizic „Sulfinol-D”.

Au dezvăluit diferențe semnificative în alegerea și funcționarea tehnologiei de lichefiere între centralele GNL din nord și cele sudice. Clima și amplasarea uzinelor sunt factori care influențează proiectele existente și vor influența viitoarele proiecte GNL în Arctic.

Bibliografie

1. Puzhailo A.F., Savchenkov S.V., Repin D.G. și altele.Centrale și alimentarea cu energie electrică a instalațiilor de transport gaze: Monografia seriei „Lucrări științifice pentru aniversarea a 45 de ani a SA” Giprogaztsentr ”/ Ed. O.V. Kriukov. T. 3. N. Novgorod: Istok, 2013.300 p.
2. Buchnev O.A., Sarkisyan V.A. Perspective pentru gazul natural lichefiat pe piețele de energie // Industria gazelor naturale. 2005. Nr. 2.
3. Dorozhkin V.Yu., Teregulov R.K., Mastobaev B.N. Prepararea gazelor pentru lichefiere in functie de proprietatile sale // Transport si depozitare produse petroliere si hidrocarburi. 2013. Nr. 1.
4. Izotov N.V., Nikiforov V.N. Cercetare tehnologii de lichefiere a gazelor naturale // Industria gazelor. 2005. Nr. 1.