Завод СПГ — цикл сжижения природного газа.

Принципиальная схема получение СПГ - сжижение природного газаСПГ — сжиженный природный газ. Топливо рынок которого, не смотря на общую стагнацию в нефтегазовом секторе, продолжает активно расти и развиваться. Этому способствует ряд факторов которые делают вложения в инфраструктурные объекты по добыче, сжижению и доставке газа инвестиционно привлекательными. Ключевым элементом в технологической цепочке на этом рынке по праву можно назвать завод СПГ.

Эксперты всех мастей и главы компаний прогнозируют значительный рост потребления газа в ближайшие десятилетия и даже годы. А нефтегазовые державы стремятся захватить долю в растущем на глазах пироге не считаясь с затратами.

Зачем сжижать газ?

Сжиженный газ занимает в 600 раз меньше места и в таком виде его легче и дешевле транспортировать в тех случаях когда постройка газопроводов не рентабельна, или не возможна в виду климатических, географических или иных условий. (под иными условиями тактично скрываются геополитические факторы).

По той же причине его удобно в сжиженном виде хранить.

Различают два типа установок по сжижению природного газа — «базовые» и «пиковые». Базовые — строят недалеко от мест добычи, они сжижают газ поступающий с месторождений и отгружают в таком виде потребителю.

Пиковые — подключаются к существующей системе трубопроводов и запасают газ в сезоны с низким потреблением, а обратно в сеть отдают в моменты пиковых нагрузок.

Охлаждение газа

В работе установок могут применяться разные по своему принципу системы охлаждения газа. В промышленной реализации различают три основных метода сжижения:

  • каскадный — газ последовательно проходит через ряд теплообменников подключенных к системам охлаждения с разными температурами кипения хладагента. В результате газ конденсируется и поступает в накопительный резервуар.
  • смешанные хладагенты — газ поступает в теплообменник, туда же поступает смесь жидких хладагентов с разными температурами кипения, которые закипая последовательно снижают температуру поступающего газа.
  • турбо-расширение — отличается от вышеописанных методов тем, что используется метод адиабатного расширения газа. Т.е. если в классических установках мы снижаем температуру за счет кипения хладагента и теплообменников, то тут тепловая энергия газа расходуется на работу турбины. Для метана нашли применение установки на основе турбо-детандеров.

 

Очистка и сжижение газа

По сути сжижение природного газа это процесс его очистки и охлаждения. Только температура требуется — минус 161 градус цельсия.

Чтобы достичь такого порядка температур используют эффект Джоуль Томпсона (изменение температуры газа при адиабатическом дросселировании — медленном протекании газа под действием постоянного перепада давлений сквозь дроссель). С его помощью температура очищенного газа опускается до значения при котором метан конденсируется. (прим. требует уточнения)

Установка по сжижению должна иметь отдельные линии по подготовке и восстановлению хладагента. Причем хладагентом на разных этапах охлаждения могут выступать отдельные фракции поступающего с месторождения газа (пропан, этан, метан) .

Дебутанизация это часть процесса дисциляции сырья по фракциям, в процессе которого фракции, температура конденсации которых выше, отделяются, что позволяет очистить конечный продукт от нежелательных примесей. Каждый продукт конденсации сохраняется в виде ценного побочного продукта для экспорта.

Так же в конечный продукт добавляют конденсат Стабилизаторы, которые снижают давление паров топлива конденсатов делая его более удобным для  хранения и транспортировки. Так же они позволяют сделать процесс перехода метана из жидкого состояния обратно в газ (регазификация) управляемым и менее затратным для конечного потребителя.

СПГ — звенья одной цепи

Основные этапы СПГ цепи:

  • газовое месторождения, откуда газ уходит на
  • завод по сжижению,
  • отгрузка и перевозка СПГ к потребителю, и наконец
  • регазицификация (восстановление обратно в газ) на конечных терминалах,
  • откуда газ подается в систему трубопроводов.

СПГ и инвестиции

Высокая металлоемкость, сложность технологического процесса, необходимость  серьезных капитальных вложений, а так же длительность всех процессов связанных с созданием инфраструктурных объектов такого рода: обоснование инвестиций, тендерные процедуры, привлечение заемных средств и инвесторов, проектирование и строительство, которое обычно сопряжено с серьёзными логистическими трудностями, — создают препятствия для роста производства в этой сфере.

В некоторых случаях мобильные установки по сжижению могут быть неплохим вариантом. Однако их пиковая производительность весьма скромна, а энергозатратность на единицу газа выше чем у стационарных решений. Кроме того химический состав самого газа может стать непреодолимым препятствием.

Чтобы снизить риски и обеспечить возврат вложенных средств разрабатывают планы по эксплуатации установок на 20 лет вперед. А решение о разработке месторождения часто зависит от того способен ли данный участок поставлять газ в течении длительного промежутка времени.

Заводы разрабатываются под конкретную площадку и технические условия, определяемые во многом составом поступающего газового сырья. Сам завод организован по принципу черного ящика. На входе сырье, на выходе продукты, что требует минимального участия персонала в процессе.

Состав оборудования площадки, его колличество, мощность, последовательность процедур которые требуются для подготовки газовой смеси к сжижению разрабатываются для каждой конкретного завода в соответствии с требованиями Заказачика и потребителей продукции.

Основные зоны завода по производству СПГ:

1. Модули переработки СПГ: природный газ поступает из трубопровода первой линии, в технологические цепочки из PAU где будут удален азот, диоксид углерода, вода, сероводород, ртуть и любых другие примеси. Газ затем охлаждают до -161 градусов по Цельсию.

2. Емкости для хранения: получившийся конденсат — СПГ, закачивается в резервуары для хранения. В процессе хранения СПГ испаряется. Требуется постоянная работа компрессоров чтобы сохранять СПГ в жидком виде. СПГ должен постоянно циркулировать, чтобы не произошло расслоения жидкости по температурным слоям. У таких слоев кроме температуры у будет разная плотность, что приведет к смещению центра тяжести всей конструкции.

3. Загрузочные линии: СПГ транспортируется по трубам из складских резервуаров на причал и оттуда поступает в танкер СПГ. Эти линии должны быть изолированы, чтобы сохранить агрегатное состояние СПГ. СПГ находится в этих линиях постоянно, и так же непрерывно циркулирует.

4. Морской терминал: причал должен быть способен принимать СПГ танкеры. Буксиры будут маневрировать рядом с газовозом и позиционировать его пока носитель СПГ не будет зафиксирован у причала.

5. Двор: Объект должен быть подключено наземной транспортной инфрастуктуре —  жд и/или автомобильным дорогам. Они используются для отгрузки побочных нефтехимических продуктов накапливающихся в отдельных резервуарах в процессе очистки природного газа от примесей (сера, ртуть, инертные газы, углекислота и т.д.). Они хранятся в отдельных резервурах на производственной площадке, а затем транспортируются к потребителям с помощью жд или грузового транспорта.

6. Водопоготовка: Объект нуждается в воде для использования в холодильных контурах и для иных целей. Вода должна обрабатываться и очищаться при необходимости перед использованием. Чтобы уменьшить потребности объекта в воде — применяются замкнутые циклы. Частично вода выпаривается в процессах охлаждения.  Вода, которая не испаряется, наряду с любыми другими стоками отправляется на станции очистки.

7. Факелы: Два факела выступают в качестве предохранительных устройств — это общая черта всех СПГ объектов. В случае выхода из строя холодильного оборудования газ будет постепенно регазифицироваться, следовательно давление  в резервуарах и трубах начнет расти. Чтобы не произошло инцидента необходимо снизить давление. Выкинуть метан в атмосферу недопустимо, поскольку это парниковый газ. Но его можно сжечь, получив на выходе воду и углекислоту. Факелы всегда находятся в верхних точках газопроводных систем.

8. Линии пожаротушения: в виду удалённости объектов по производству СПГ от крупных населенных пунктов и от цивилизации вообще, в случае инцидента осуществлять оперативные мероприятия придется персоналу станции. В связи с этим системы пожаротушению монтируются заранее, на некотором удалении от основных производственных объектов. Необходимы запасы воды в отдельных резервуарах, запасы пенообразователей, автономные источники энергии, помпы и насосы.

 

завод СПГ - цикл сжижения

Ссылки

Данная статья начиналась как перевод материала опубликованного Джоном Ложински в сети LinkedIn LNG Liquefaction plants Written by John Lozinski | LinkedIn

Однако тема оказалась интересной и требующей более глубокой проработки. В итоге от оригинала осталось не  так много. В процессе написания так же были использованы материалы опубликованные на сайте lngas.ru

Добавить комментарий

Имя *
E-mail *
Сайт