В данной статье мы попытались получить ответы на достаточно сложные, но наиболее интересные вопросы, связанные с технологиями области применения сжиженного природного газа (СПГ) у специалиста в данной области, эксперта Национальной ассоциации СПГ, к.т.н., доцента Санкт-Петербургского горного университета Воронова Владимира Александровича.
Природный газ на сегодняшний день является одним из самых востребованных природных ресурсов в мире. За последние десять лет уровень добычи и потребления газа возрос более чем на 20%. Доля природного газа на мировом рынке энергетических ресурсов продолжает активно расти, что обуславливается его доступностью, универсальностью, а также высокими экологическими характеристиками.
Одновременно с ростом роли газа на мировом рынке увеличивается и рост сжиженного природного газа (СПГ). Ожидается, что он будет играть все более важную роль на мировых энергетических рынках и в скором будущем даже сможет обойти рынок традиционного природного газа.
По мере роста спроса на данный вид топлива должны предлагаться более эффективные и безопасные способы по его транспортировке и хранению.
В чем же его особенность?
СПГ обладает массой положительных сторон, делающими этот вид топлива таким популярным. К примеру, объем жидкого сжиженного газа
к объему природного газа определяется соотношением 600 к 1, что позволяет хранить большее количество газа в жидком виде при одинаковом объеме хранилища, по сравнению
с газообразным состоянием. Вот уже в течение почти целого столетия природный газ в основном транспортируется по трубопроводам. Трубопроводы обеспечили стабильность и надежность поставок и продолжают делать
это там, где остаются доступные запасы газа. Однако за последние десятилетия стало ясно, что значительные объемы новых запасов газа расположены в труднодоступных местах.
Внимание сместилось на более изолированные большие газовые месторождения, которые ранее считались слишком отдаленными или технически слишком сложными и дорогостоящими для разработки.
В России значительная часть таких источников приходится на северные месторождения. А это – суровые климатические условия, отсутствие транспортной инфраструктуры, вечномерзлые грунты и как следствие, значительное возрастание стоимости добычи, транспортировки и хранения. Распространенная в центральной части России схема транспортировки природного газа до конечных потребителей через систему магистральных и распределительных газопроводов, не всегда экономически целесообразна для применения в северных широтах.
Поэтому новые арктические месторождения и газификация удаленных и малых потребителей требуют применения технологий транспорта и хранения СПГ.
То есть сжижение природного газа необходимо только для снижения затрат на его транспортировку?
Нет, конечно. В последние годы СПГ служит не только формой транспорта, как например, для перевозки на судах-газовозах до установок регазификации, в местах отсутствия возможности применения традиционного трубопроводного транспорта в газообразном состоянии, но и потребляется в сжиженном виде. Среди таких областей, где затраты на сжижение компенсируются преимуществами потребления газа в сжиженном состоянии, можно выделить:
Владимир Александрович, скажите какие направления данной области в настоящее время являются наиболее актуальными, а какие наиболее сложными?
В связи с заметным ростом потребления сжиженного природного газа вопросы экономичности его получения становятся все более актуальными, а наиболее сложные и, значит, особо востребованные – вопросы транспорта и хранения.
Основные технологии получения сжиженного природного газа, которые нашли применение в промышленности:
• классический каскадный процесс – процесс сжижения природного газа на трех чистых хладагентах: пропан, этилен и метан;
• модернизированный каскадный процесс (Conoco Philips) – отличие от классического каскада в том, что метановый цикл не замкнут;
• технологический процесс на однопоточном цикле со смешанным хладагентом TEALARC (Technip, Gazde Franceu L’Air Liquide) – цикл на основе смешанного хладагента (СХ) в однопоточном цикле охлаждения;
• технологический процесс на однопоточном холодильном цикле PRICO® (Black & Veatch). Отличие от предыдущей технологии состоит в том, что в смеси хладагентов используется изопентан;
• SMR (Air Products and Chemicals Inc., Linde) - процесс с дроссельным циклом на СХ с одним значением давления расширения и тремя температурными уровнями расширяемого хладагента;
• C3MR (Air Products and Chemicals Inc.) – процесс с предварительным трехуровневым предварительным охлаждением пропаном и основным дроссельным циклом на СХ с одним значением давления расширения и двумя температурными уровнями расширяемого хладагента;
• C3MR Split MR (Air Products and Chemicals Inc.) – основное отличие процесса APCI C3MR/SplitMR от процесса APCI C3MR – оптимизированная конфигурация компрессоров и приводных газовых турбин;
• C3MR AP-X (Air Products and Chemicals Inc.) – процесс с предварительным трехуровневым пропановым циклом, основным детандерно-дроссельным циклом на СХ и криогенным детандерно-дроссельным циклом на чистом холодильном агенте (азот). Этот гибридный процесс производства СПГ разработан на базе известной технологии C3MR;
• MFC (Statoil и Linde) – основана на применении трех раздельных контуров охлаждения со смешанными хладагентами;
Рынок СПГ является самым динамично-развивающимся среди углеводородного сырья?
Да, этим и объясняется актуальность изучения вопросов, связанных с развитием технологий и обеспечением безопасности систем транспорта и хранения СПГ. Кроме того, рост объемов производства сжиженного природного газа диктует необходимость сооружения инфраструктуры по его транспорту и хранению.
После многих лет непрерывного роста, когда добыча сдерживалась часто производственными возможностями, впервые производители газа столкнулись со стагнирующим спросом. Довольно низкие прогнозные темпы роста российской экономики предопределяют и сдержанный рост внутреннего спроса на газ на весь период до 2040г. –на 22–24% по сравнению с показателями 2018г. При
этом природный газ остается всегда «выбором No1» для российской экономики в условиях жестких бюджетных ограничений. Электростанции во всех сценариях останутся главным потребителем газа [40–41%), почти вдвое сократится доля его расхода центральными котельными, увеличится (с 20% до 24–25%] потребление в промышленности, особенно как химического сырья, и сохранится доля расхода на коммунально-бытовые нужды. Большие надежды связываются с развитием гибкой и адаптивной СПГ-индустрии в России, которая в зависимости от сценария может обеспечить существенное увеличение экспорта сжиженного газа. Однако, опять же в абсолютном выражении, даже при реализации наиболее благоприятного сценария роста производства СПГ, объемы его экспорта по всем направлениям к 2040г. составят 42% от современных объемов поставок в Европу. Таким образом, европейский рынок сетевого газа продолжит обеспечивать около 52–55% российского экспорта в 2040г.
Какой вклад в данную отрасль может внести Национальная ассоциация сжиженного газа?
Ученые многих стран занимаются вопросами в области технологий сжиженного природного газа. Бизнесу требуются эти прорывные технологии и новые решения для снижения затрат на производство и постоянного улучшения процессов и сегментов данной области. Также ему необходим кадровый потенциал, обеспечивающий выполнение сложных, неординарных и перспективных задач.
Единая площадка, объединяющая все стороны взаимной деятельности, могла бы помочь в нахождении решений по многим острым проблемам.
Для решения именно таких задач и была создана Национальная ассоциация сжиженного газа.
Одновременно с ростом роли газа на мировом рынке увеличивается и рост сжиженного природного газа (СПГ). Ожидается, что он будет играть все более важную роль на мировых энергетических рынках и в скором будущем даже сможет обойти рынок традиционного природного газа.
По мере роста спроса на данный вид топлива должны предлагаться более эффективные и безопасные способы по его транспортировке и хранению.
В чем же его особенность?
СПГ обладает массой положительных сторон, делающими этот вид топлива таким популярным. К примеру, объем жидкого сжиженного газа
к объему природного газа определяется соотношением 600 к 1, что позволяет хранить большее количество газа в жидком виде при одинаковом объеме хранилища, по сравнению
с газообразным состоянием. Вот уже в течение почти целого столетия природный газ в основном транспортируется по трубопроводам. Трубопроводы обеспечили стабильность и надежность поставок и продолжают делать
это там, где остаются доступные запасы газа. Однако за последние десятилетия стало ясно, что значительные объемы новых запасов газа расположены в труднодоступных местах.
Внимание сместилось на более изолированные большие газовые месторождения, которые ранее считались слишком отдаленными или технически слишком сложными и дорогостоящими для разработки.
В России значительная часть таких источников приходится на северные месторождения. А это – суровые климатические условия, отсутствие транспортной инфраструктуры, вечномерзлые грунты и как следствие, значительное возрастание стоимости добычи, транспортировки и хранения. Распространенная в центральной части России схема транспортировки природного газа до конечных потребителей через систему магистральных и распределительных газопроводов, не всегда экономически целесообразна для применения в северных широтах.
Поэтому новые арктические месторождения и газификация удаленных и малых потребителей требуют применения технологий транспорта и хранения СПГ.
То есть сжижение природного газа необходимо только для снижения затрат на его транспортировку?
Нет, конечно. В последние годы СПГ служит не только формой транспорта, как например, для перевозки на судах-газовозах до установок регазификации, в местах отсутствия возможности применения традиционного трубопроводного транспорта в газообразном состоянии, но и потребляется в сжиженном виде. Среди таких областей, где затраты на сжижение компенсируются преимуществами потребления газа в сжиженном состоянии, можно выделить:
- газомоторное топливо;
- газоснабжения удаленных потребителей в тех
- случаях, когда ограничены возможности прокладки
- трубопроводов;
- для оперативного покрытия пиковых всплесков
- потребления в локальных системах;
- использование СПГ для замещения традиционных
- жидких углеводородных топлив (бензин, керосин, газойль, мазут) при генерации энергии и тепла. К преимуществам СПГ в качестве газомоторного
- топлива можно отнести его меньшую стоимость по сравнению с дизельным топливом и бензином, а также снижение выбросов углекислого газа, оксидов азота, твердых частиц. Большие перспективы СПГ имеет
- как топливо для горной техники при добыче полезных ископаемых и в качестве бункерного топлива для морских и речных судов.
Владимир Александрович, скажите какие направления данной области в настоящее время являются наиболее актуальными, а какие наиболее сложными?
В связи с заметным ростом потребления сжиженного природного газа вопросы экономичности его получения становятся все более актуальными, а наиболее сложные и, значит, особо востребованные – вопросы транспорта и хранения.
Основные технологии получения сжиженного природного газа, которые нашли применение в промышленности:
• классический каскадный процесс – процесс сжижения природного газа на трех чистых хладагентах: пропан, этилен и метан;
• модернизированный каскадный процесс (Conoco Philips) – отличие от классического каскада в том, что метановый цикл не замкнут;
• технологический процесс на однопоточном цикле со смешанным хладагентом TEALARC (Technip, Gazde Franceu L’Air Liquide) – цикл на основе смешанного хладагента (СХ) в однопоточном цикле охлаждения;
• технологический процесс на однопоточном холодильном цикле PRICO® (Black & Veatch). Отличие от предыдущей технологии состоит в том, что в смеси хладагентов используется изопентан;
• SMR (Air Products and Chemicals Inc., Linde) - процесс с дроссельным циклом на СХ с одним значением давления расширения и тремя температурными уровнями расширяемого хладагента;
• C3MR (Air Products and Chemicals Inc.) – процесс с предварительным трехуровневым предварительным охлаждением пропаном и основным дроссельным циклом на СХ с одним значением давления расширения и двумя температурными уровнями расширяемого хладагента;
• C3MR Split MR (Air Products and Chemicals Inc.) – основное отличие процесса APCI C3MR/SplitMR от процесса APCI C3MR – оптимизированная конфигурация компрессоров и приводных газовых турбин;
• C3MR AP-X (Air Products and Chemicals Inc.) – процесс с предварительным трехуровневым пропановым циклом, основным детандерно-дроссельным циклом на СХ и криогенным детандерно-дроссельным циклом на чистом холодильном агенте (азот). Этот гибридный процесс производства СПГ разработан на базе известной технологии C3MR;
• MFC (Statoil и Linde) – основана на применении трех раздельных контуров охлаждения со смешанными хладагентами;
- DMR (Shell) – процесс с предварительным трехуровневым циклом на первом СХ и основным дроссельным циклом на втором СХ с одним значением давления расширения и двумя температурными уровнями расширяемого хладагента;
- PMR (Shell) – процесс с одним циклом предварительного охлаждения и двумя параллельными циклами сжижения;
- DMR – Liquefin (AXENS) – отличие данного
- процесса от процесса DMR в том, что в цикле предварительного охлаждения смешанный хладагент испаряется на трех разных уровнях давления, а не на двух, как у процесса DMR.
- Структура мирового опыта применения Технологий
- сжижения природного газа приведена на рис. 1. Из рис. 1 видно, что каждая второй завод по
- сжижению природного газа использует технологию C3MR (APCI), еще четверть приходится на ее модификации (C3MR Split MR, C3MR AP-X). Однако данная статистика мало подходит для России, ведь большинство заводов, эксплуатируемых в мире, находится в субэкваториальном климате (рис. 2).
- Непосредственно процесс сжижения газа потребляет в зависимости от технологий и объемов от 15 до 30 % от общей энергетики. Таким образом, даже небольшое увеличение в эффективности сжижения природного газа улучшает конкурентоспособность и сокращает огромные энергетические затраты.
Рынок СПГ является самым динамично-развивающимся среди углеводородного сырья?
Да, этим и объясняется актуальность изучения вопросов, связанных с развитием технологий и обеспечением безопасности систем транспорта и хранения СПГ. Кроме того, рост объемов производства сжиженного природного газа диктует необходимость сооружения инфраструктуры по его транспорту и хранению.
После многих лет непрерывного роста, когда добыча сдерживалась часто производственными возможностями, впервые производители газа столкнулись со стагнирующим спросом. Довольно низкие прогнозные темпы роста российской экономики предопределяют и сдержанный рост внутреннего спроса на газ на весь период до 2040г. –на 22–24% по сравнению с показателями 2018г. При
этом природный газ остается всегда «выбором No1» для российской экономики в условиях жестких бюджетных ограничений. Электростанции во всех сценариях останутся главным потребителем газа [40–41%), почти вдвое сократится доля его расхода центральными котельными, увеличится (с 20% до 24–25%] потребление в промышленности, особенно как химического сырья, и сохранится доля расхода на коммунально-бытовые нужды. Большие надежды связываются с развитием гибкой и адаптивной СПГ-индустрии в России, которая в зависимости от сценария может обеспечить существенное увеличение экспорта сжиженного газа. Однако, опять же в абсолютном выражении, даже при реализации наиболее благоприятного сценария роста производства СПГ, объемы его экспорта по всем направлениям к 2040г. составят 42% от современных объемов поставок в Европу. Таким образом, европейский рынок сетевого газа продолжит обеспечивать около 52–55% российского экспорта в 2040г.
Какой вклад в данную отрасль может внести Национальная ассоциация сжиженного газа?
Ученые многих стран занимаются вопросами в области технологий сжиженного природного газа. Бизнесу требуются эти прорывные технологии и новые решения для снижения затрат на производство и постоянного улучшения процессов и сегментов данной области. Также ему необходим кадровый потенциал, обеспечивающий выполнение сложных, неординарных и перспективных задач.
Единая площадка, объединяющая все стороны взаимной деятельности, могла бы помочь в нахождении решений по многим острым проблемам.
Для решения именно таких задач и была создана Национальная ассоциация сжиженного газа.
