Сжиженного газа давление: Свойства газового баллона, взрыво – и пожароопасность СУГ

Сжиженный природный газ (СПГ), технологии сжижения

ИА Neftegaz.RU. Сжиженный природный газ (СПГ) – природный газ, искусственно сжиженный путем охлаждения до -160°C, для облегчения хранения и транспортировки.

СПГ представляет собой бесцветную жидкость без запаха, плотность которой в 2 раза меньше плотности воды.
На 75-99% состоит из метана. Температура кипения − 158…−163°C.
В жидком состоянии не горюч, не токсичен, не агрессивен.
Для использования подвергается испарению до исходного состояния.
При сгорании паров образуется диоксид углерода( углекислый газ, CO₂) и водяной пар.
В промышленности газ сжижают как для использования в качестве конечного продукта, так и с целью использования в сочетании с процессами низкотемпературного фракционирования ПНГ и природных газов, позволяющие выделять из этих газов газовый бензин, бутаны, пропан и этан, гелий.

СПГ получают из природного газа путем сжатия с последующим охлаждением.
При сжижении природный газ уменьшается в объеме примерно в 600 раз.

Перевод 1 тонны СПГ в кубометры (м

³).

1 тонна СПГ – это примерно 1,38 тыс м³ природного газа после регазификации.
Примерно – потому что плотность газа и компонентный на разных месторождения разная.
Формулу Менделеева – Клайперона никто не отменял.
Кроме метана в состав природного газа могут входить: этан, пропан, бутан и некоторые другие вещества.
Плотность газа изменяется в интервале 0,68 – 0,85 кг/м³, но зависит не только от состава, но и от давления и температуры в месте расчета плотности газа.
Стандартные условия для температуры и давления – это установленные стандартом физические условия, с которыми соотносят свойства веществ, зависящие от этих условий.

Национальный институт стандартов и технологий (NIST) устанавливает температуру 20 °C (293,15 K) и абсолютное давление 1 атм (101.

325 кПа), и этот стандарт называют нормальной температурой и давлением (NTP).
Плотность компонентов газа сильно различается:

• Метан – 0,668 кг/м³, 
• Этан – 1,263 кг/м³, 
• Пропан – 1,872 кг/м³.

Поэтому, в зависимости от компонентного состава изменяется и количество м³ газа при переводе из тонн.

Перевод 1 м³ СПГ в 1 м³ регазифицированного природного газа
Пропорции тоже зависят от компонентного состава.
В среднем принимается соотношение 1: 600.
1 м³ СПГ – это примерно 600 м³ природного газа после регазификации.

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 – до 25 % от ее количества, содержащегося в сжиженном газе.

Ныне применяются 2 техпроцесса:

• конденсация при постоянном давлении (компримирование), что довольно неэффективно из-за энергоемкости,
• теплообменные процессы: рефрижераторный – с использованием охладителя и турбодетандерный/дросселирование с получением необходимой температуры при резком расширении газа.

В процессах сжижения газа важна эффективность теплообменного оборудования и теплоизоляционных материалов.

При теплообмене в криогенной области увеличение разности температурного перепада между потоками всего на 0,5ºС может привести к дополнительному расходу мощности в интервале 2 – 5 кВт на сжатие каждых 100 тыс м

3 газа.

Недостаток технологии дросселирования – низкий коэффициент ожижения – до 4%, что предполагает многократную перегонку.

Применение компрессорно-детандерной схемы позволяет повысить эффективность охлаждения газа до 14 % за счет совершения работы на лопатках турбины.

Термодинамические схемы позволяют достичь 100% эффективности сжижения природного газа:

• каскадный цикл с последовательным использованием в качестве хладагентов пропана, этилена и метана путем последовательного снижения их температуры кипения,
• цикл с двойным хладагентом – смесью этана и метана,
• расширительные циклы сжижения.

Известно 7 различных технологий и методы сжижения природного газа:

• для производства больших объемов СПГ лидируют техпроцессы AP-SMR™, AP-C3MR™ и AP-X™ с долей рынка 82% компании Air Products,
• технология Optimized Cascade, разработанная ConocoPhillips,
• использование компактных GTL-установок, предназначенных для внутреннего использования на промышленных предприятиях,
• локальные установки производства СПГ могут найти широкое применение для производства газомоторного топлива (ГМТ),
• использование морских судов с установкой сжижения природного газа (FLNG), которые открывают доступ к газовым месторождениям, недоступным для объектов газопроводной инфраструктуры,
• использование морских плавающих платформ СПГ, к примеру, которая строится компанией Shell в 25 км от западного берега Австралии.

Процесс сжижения газа

Оборудование СПГ-завода

• установка предварительной очистки и сжижения газа,
• технологические линии производства СПГ,
• резервуары для хранения, в тч специальные криоцистерны, устроенные по принципу сосуда Дюара,
• для загрузки на танкеры – газовозы,
• для обеспечения завода электроэнергией и водой для охлаждения.

Существует технология, позволяющая сэкономить на сжижении до 50% энергии, с использованием энергии, теряемой на газораспределительных станциях (ГРС) при дросселировании природного газа от давления магистрального трубопровода (4-6 МПа) до давления потребителя (0,3-1,2 МПа):

• используется как собственно потенциальная энергия сжатого газа, так и естественное охлаждение газа при снижении давления.
• дополнительно экономится энергия, необходимая для подогрева газа перед подачей к потребителю.

Чистый СПГ не горит, сам по себе не воспламеняем и не взрывается.
На открытом пространстве при нормальной температуре СПГ возвращается в газообразное состояние и быстро растворяется в воздухе.
При испарении природный газ может воспламениться, если произойдет контакт с источником пламени.
Для воспламенения необходимо иметь концентрацию испарений в воздухе от 5 % до 15 %.
Если концентрация до 5 %, то испарений недостаточно для начала возгорания, а если более 15 %, то в окружающей среде становится слишком мало кислорода.
Для использования СПГ подвергается регазификации – испарению без присутствия воздуха.
СПГ является важным источником энергоресурсов для многих стран, в том числе Японии ,Франции, Бельгии, Испании, Южной Кореи.

Транспортировка СПГ– это процесс, включающий в себя несколько этапов:

• морской переход танкера – газовоза,
• автодоставка с использованием спецавтотранспорта,
• ж/д доставка с использованием вагонов-цистерн,
• регазификация СПГ до газообразного состояния.

Регазифицированный СПГ транспортируется конечным потребителям по газопроводам.

Основные производители СПГ по данным 2009 г:

Катар -49,4 млрд м³, Малайзия – 29,5 млрд м³; Индонезия-26,0 млрд м³; Австралия – 24,2 млрд м³; Алжир – 20,9 млрд м³; Тринидад и Тобаго -19,7 млрд м³.
Основные импортеры СПГ в 2009 г: Япония – 85,9 млрд м³; Республика Корея -34,3 млрд м³; Испания- 27,0 млрд м³; Франция- 13,1 млрд м³; США – 12,8 млрд м³; Индия-12,6 млрд м³.

Производство СПГ в России

На 2021 г в РФ действует 4 СПГ-завода.

СПГ-завод проекта Сахалин-2 запущен в 2009 г, контрольный пакет принадлежит Газпрому, у Shell доля участия 27,5%, японских Mitsui и Mitsubishi – 12,5% и 10% . 

По итогам 2015 г производство составило 10,8 млн т/год, превысив проектную мощность на 1,2 млн т/год.

Однако из-за падения цен на мировом рынке доходы от экспорта СПГ в долларовом исчислении сократились по сравнению с 2014 г на 13,3% до 4,5 млрд долл США/год.

2^м крупным игроком на рынке российского СПГ становится компания НОВАТЭК, которая в январе 2018 г ввела в эксплуатацию СПГ – завод на проекте Ямал-СПГ.

Новатэк-Юрхаровнефтегаз (дочернее предприятие Новатэка ) выиграл аукцион на право пользования Няхартинским участком недр в ЯНАО.

Няхартинский участок недр нужен компании для развития проекта Арктик СПГ. Это 2^й проект Новатэка, ориентированный на экспорт СПГ.

В США введены в эксплуатацию 5 терминалов по экспорту СПГ общей мощностью 57,8 млн т/год. 

На европейском газовом рынке началось жесткое противостояние американского СПГ и российского сетевого газа.

Что такое сжиженный газ

Сжиженный газ – это углеводородный газ (СУГ), состоящий из легких углеводородов, которые переведены в жидкость под давлением (с точкой кипения от -50 до 0 °С). Состав такого газа может быть совершенно разным. Основными компонентами являются н-бутан и бутилен, изобутан, пропилен, изобутилен. В настоящее время для систем независимого газоснабжения используют смеси, состоящие из сжиженного бутана и пропана (ГОСТ 20448-90), а не сжиженный природный газ, коим является метан. Для его хранения используются специальные криогенные емкости, что требует установки испарителей и экономически не выгодно для отопления частных построек и домов.

Характеристики СУГ

Сжиженный газ при небольшом повышении давления переходит в жидкое состояние, что позволяет с легкостью его транспортировать и хранить. Если температура немного повышается или незначительно снижается давление, жидкая фаза СУГ начинает испаряться с переходом в газообразное насыщенное состояние. На давление насыщенного газа влияет исключительно внешняя температура среды, и он не зависит от прежнего объема жидкости.

Всего один литр СУГ способен превратиться  примерно в 25 дм³ испаряющегося газа. Зимой подача газа падает за счет снижения давления. Если начать ускоренное высвобождение паров газа, например, включить котел отопления на 100% мощности, то быстрое испарение жидкого газа приводит к его немедленному охлаждению и, следовательно, снижению производительности оборудования.

Для того чтобы получить нужные объемы газа, увеличивают количество криогенных сосудов, заполненных сжиженным газом. Пропан обладает оптимальными свойствами – при морозах его газовая фаза довольно устойчива, хотя пропан стоит дороже и хорош исключительно в суровых зимних условиях. Летом, в условиях жары, давление пропана доходит до предельных уровней, которые допустимы для стенок ёмкости, содержащей его (около 1,6 МПа). Чтобы газ не доходил до предельного расширения его разбавляют бутаном (он дешевле и испаряется медленнее пропана).

Условия размещения СУГ

Сжиженный нефтяной газ не рекомендуют размещать в подвалах и цокольных этажах, если площадь остекления в них составляет менее 1 м². Так как для полного сгорания пропан-бутановой смеси требуется много кислорода, в котельных помещениях следует обеспечить хорошее вытяжное вентилирование, организовать естественное освещение (без попадания прямых солнечных лучей) и  установить датчики с автоматическими запорными клапанами, реагирующие на утечку газов.

По  всем интересующим Вас вопросам можете обращаться по телефону

компании “Тепломеханика” (384-2) 67-02-88.

Имея опыт в проектировании, монтаже, пуско-наладочных работах и сервисном обслуживании систем автономного газоснабжения, мы создаём качественный, надёжный и сбалансированный по цене комплекс оборудования, который будет служить Вам многие десятки лет. 

БУДЕМ РАДЫ ВИДЕТЬ ВАС В ЧИСЛЕ НАШИХ КЛИЕНТОВ!

 

Что такое СПГ

Что такое СПГ?

СПГ — это сокращение от сжиженного природного газа. Когда природный газ охлаждается на заводе по сжижению приблизительно до -260°F (-161,5°C) при атмосферном давлении, он конденсируется в жидкость. Один объем жидкости занимает примерно 1/600 объема природного газа. Тщательная очистка и дегидратация необходимы для удаления примесей, которые станут твердыми при температурах сжижения.

СПГ почти полностью состоит из метана. Его вес составляет около 45% веса воды, поэтому он плавает на воде. СПГ не имеет запаха, бесцветен, не вызывает коррозии и не токсичен. СПГ НЕ будет гореть в жидком виде.

Когда СПГ испаряется, он сгорает с концентрацией примерно от 5% до 15% газа в воздухе. Хотя пары СПГ изначально тяжелее воздуха, после того, как пары СПГ (метан) станут теплее -160°F (-106,7°C), они станут легче воздуха и будут подниматься и рассеиваться, а не собираться у земли. СПГ обеспечивает эффективное хранение и транспортировку природного газа и испаряется для использования потребителями.

Резервуары для хранения СПГ

СПГ обычно хранится в надземных резервуарах большого объема с низким давлением (манометрическое давление менее 5 фунтов на квадратный дюйм). Резервуар имеет двойные стенки, наружная стенка из углеродистой стали, внутренний бак из никелевой стали. Внутренние резервуары из никелевой стали используются, потому что обычная сталь слишком хрупкая для использования в прямом контакте с криогенным СПГ. Резервуары разделены большим слоем изоляции, чтобы поддерживать криогенные температуры.

Небольшие резервуары для СПГ, как правило, менее 70 000 галлонов, хранят СПГ в резервуарах с более высоким давлением (до 250 фунтов на квадратный дюйм манометра) с двойными стенками с вакуумной рубашкой и внутренней стенкой из алюминия.

Дополнительная изоляция обеспечивается большой дамбой или добавлением третьей внешней бетонной стены резервуара.

Несмотря на эффективную изоляцию, тепло все же поступает в бак. Это вызывает «выкипание» небольшого количества верхней части СПГ. Это сохраняет СПГ холодным благодаря процессу, называемому «автоохлаждение». Небольшие количества СПГ постоянно кипятят и удаляются из резервуара. Холодный пар нагревается и направляется для обслуживания потребителей газа.

Грузовики СПГ

Прицепы СПГ, как и резервуары для хранения СПГ, представляют собой прицепы с двойными стенками с вакуумом и изоляцией между внешним (углеродистая сталь) и внутренним (алюминий) резервуарами для поддержания низкой температуры. Прицепы имеют длину примерно 42 или 48 футов (похожи на другие топливные прицепы) и вмещают от 11 000 до 13 000 галлонов СПГ.

Помимо использования для перевозки СПГ, трейлеры СПГ могут быть подсоединены к мобильным испарителям для обеспечения временной подачи, когда это необходимо для эксплуатации и технического обслуживания трубопроводных объектов или других непредвиденных обстоятельств. Они неоднократно использовались по всему Коннектикуту во время плановых строительных и ремонтных работ.

Временный сервис СПГ в Уинстеде, Коннектикут

Типы объектов

Существует множество типов объектов СПГ.

1. Терминалы отгрузки СПГ (также известные как терминалы сжижения) – принимают природный газ с газовых месторождений, сжижают (охлаждают) газ в СПГ, хранят в резервуарах для хранения СПГ, загружают СПГ в танкеры СПГ.

2. Приемные или импортные терминалы СПГ (также известные как испарительные установки регазификации) – принимают СПГ из танкеров СПГ, хранят его, превращают в природный газ и отправляют по трубопроводу или вывозят в виде жидкости.

3. LNG

   Peak

   Бритвенные установки – используются для «снятия пика» спроса в самый холодный день путем обеспечения дополнительной подачи газа. Получать природный газ из трубопровода, сжижать его до СПГ (или получать импортный СПГ), хранить СПГ в теплую погоду, конвертировать его в природный газ для использования клиентами в холодную погоду.

4. Объекты базовой нагрузки СПГ – используются для общего круглогодичного снабжения

5. Спутники СПГ – небольшие резервуары, которые принимают СПГ на грузовиках, хранят его в теплую погоду, испаряют до природного газа во время пикового спроса

6. Временные объекты СПГ – используются для обеспечения поставок во время плановых строительных и ремонтных работ или в случае аварийных ситуаций с поставками.

Резервуары для сжиженного природного газа в Коннектикуте — все средства для снижения пиковых нагрузок

1. Connecticut Natural Gas (CNG) (слева) и Southern Connecticut Gas Company (SCG) (через ее дочернюю компанию Total Peaking Services (TPS)) (справа). Каждое растение имеет большой резервуар – внутренний резервуар состоит из 9% бак из никелевой стали – высота 96 футов 11½ дюймов, внешний бак из углеродистой стали – 101 фут 9 дюймов в высоту и 173 фута 4 дюйма в диаметре. Каждый резервуар вмещает 348 000 баррелей жидкости (14,6 миллиона галлонов), что эквивалентно 1,2 миллиарда кубических футов газа. Каждый резервуар окружен дамбой, чтобы удержать СПГ в случае аварии. Установки могут производить СПГ из природного газа, хранить СПГ и испарять его для последующего использования. В зависимости от цены импортный СПГ может быть закуплен и доставлен на объект автотранспортом.

2. Yankee Gas d/b/a Eversource Energy. Он имеет большой резервуар (слева) – внутренний резервуар из стали с содержанием 9% никеля – 146 футов в диаметре и 117 футов в высоту, внешний резервуар из футерованного бетона из углеродистой стали – 150 футов в высоту и 158 футов в диаметре. Резервуар вмещает 348 000 баррелей (14,6 миллиона галлонов) жидкости, что эквивалентно 1,2 миллиарда кубических футов газа. Из-за бетонного внешнего резервуара (окружающего резервуар с двойными стенками) нет необходимости в большой дамбе. Установка может производить СПГ из природного газа, хранить СПГ и испарять его для последующего использования. В зависимости от цены импортный СПГ может быть закуплен и доставлен на объект автотранспортом. Первоначальное заполнение в основном осуществлялось путем перевозки жидкости (справа).

3. Департамент коммунального хозяйства города Норидж имеет небольшой (55 000 галлонов) спутник СПГ с испарителями для обратного преобразования жидкости в газ.

4. Ответственность за безопасность всех объектов СПГ внутри штата (CNG, Yankee,

   Norwich

   ) находится в ведении PURA, которым управляет Группа безопасности газопроводов. Проверки безопасности на межгосударственных объектах в

   Коннектикут

   (SCG-TPS) выполняются Группой безопасности газопроводов, но правоприменительные полномочия возложены на Управление безопасности трубопроводов и опасных материалов Министерства транспорта США.

Безопасность газопровода

Последнее обновление содержания: март 2022 г.

Часто задаваемые вопросы по сжиженному природному газу — Plum Energy

Что такое СПГ?

 

Сжиженный природный газ, или СПГ, представляет собой природный газ в жидкой форме. Когда природный газ охлаждается до -260 градусов по Фаренгейту (-162 градуса по Цельсию), он становится прозрачной, бесцветной жидкостью без запаха. СПГ не вызывает коррозии и не токсичен. Природный газ в основном состоит из метана с низким содержанием других углеводородов, воды, двуокиси углерода, азота, кислорода и некоторых соединений серы. Во время процесса, известного как сжижение, природный газ охлаждается ниже точки кипения, удаляя большинство этих соединений. Остальной природный газ представляет собой в основном метан с небольшим количеством других углеводородов. СПГ будет плавать, если его пролить на воду, потому что СПГ весит менее половины (около 3,5 фунтов) веса воды.

Зачем использовать СПГ?

Природный газ является самым экологически чистым ископаемым топливом. Он производит меньше выбросов и загрязняющих веществ, чем уголь или нефть. Североамериканские бассейны поставок созревают, и по мере роста спроса на природный газ в Соединенных Штатах изучаются альтернативные источники природного газа. Природный газ доступен за пределами Северной Америки, но этот газ недоступен по трубопроводам. Природный газ можно импортировать в Соединенные Штаты из удаленных источников в виде СПГ. Поскольку СПГ занимает лишь часть (1/600) объема природного газа и занимает меньше места, его более экономично транспортировать на большие расстояния и его можно хранить в больших количествах. СПГ является конкурентоспособным по цене источником энергии, который может помочь удовлетворить будущие экономические потребности в Соединенных Штатах.

Почему вы сжижаете природный газ?

Сжижение природного газа упрощает его транспортировку и делает его гораздо более энергоемким, чем природный газ. Когда природный газ охлаждается и сжижается, его плотность увеличивается в 600 раз. Другими словами, один и тот же объем паров природного газа при охлаждении и сжижении занимает 1/600 ^th объема или пространства. Как жидкость, природный газ становится более сравнимым по содержанию энергии с другими жидкими видами топлива; например, энергия 1,68 галлона СПГ равна примерно 1 галлону дизельного топлива. В качестве топлива СПГ очень универсален, его можно использовать практически везде, где используется дизельное топливо: для буровых установок, карьерных самосвалов, котлов, сушилок, производства электроэнергии, судового топлива, локомотивов и грузовиков повышенной проходимости.

В чем разница между СПГ и СНГ?

Сжиженный нефтяной газ или сжиженный нефтяной газ представляет собой либо пропан, либо бутан. Это продукт процесса переработки сырой нефти. Его можно хранить, поддерживая жидкость под давлением около 100 фунтов на квадратный дюйм.

Природный газ — это ископаемое топливо, которое добывается в основном путем бурения, аналогично бурению нефти. После сбора природного газа его можно переработать и охладить примерно до -260 F, после чего он превращается в жидкость и становится СПГ.

Является ли СПГ опасным или легковоспламеняющимся?

В жидком виде СПГ не взрывоопасен. Пары СПГ взрываются только в замкнутом пространстве и быстро рассеиваются на открытом воздухе. Когда пары СПГ смешиваются с воздухом, они воспламеняются, но только в диапазоне от 5 до 15 процентов природного газа в воздухе.

Если содержание природного газа в воздухе составляет менее пяти процентов, природного газа в воздухе недостаточно для сжигания. Если пар содержит более 15 процентов природного газа в воздухе, в воздухе слишком много газа и недостаточно кислорода, чтобы он мог гореть.

Обеспечивает ли СПГ меньшую мощность, чем другие виды топлива?

Лучший способ сравнить мощность СПГ с другими видами топлива — сравнить значение БТЕ заданной единицы измерения. В галлонах США преобразования осуществляются следующим образом:

Один галлон дизельного топлива = 139 000 БТЕ

Один галлон бензина = 125 000 БТЕ

Один галлон сжиженного нефтяного газа = 91 000 БТЕ энергии, которую дает тот же объем дизельного топлива.

Насколько безопасен СПГ?

СПГ очень безопасен и не воспламеняется в жидком виде. Поскольку он нагревается и снова превращается в пар, он по-прежнему является очень безопасным топливом из-за его высокой температуры воспламенения 1000 F и узкого диапазона воспламеняемости 5–15 процентов в воздухе.

Что произойдет, если произойдет утечка или разлив СПГ?

Когда холодный СПГ вступает в контакт с более теплым воздухом, он становится видимым облаком пара. По мере дальнейшего нагревания облако пара становится легче воздуха и поднимается вверх. После того, как весь СПГ испарится, не останется загрязнений или остаточных отходов, которые нужно будет убирать.

Можно ли хранить СПГ?

Да, СПГ можно хранить. Есть несколько факторов, влияющих на продолжительность хранения в жидком виде. Одним из них является изоляция сосуда, в котором он хранится. Другой — количество хранимого и размер сосуда.

По мере старения СПГ продолжает нагреваться и превращаться из жидкости в пар. Хорошая изоляция снижает скорость прогрева. Небольшие баки для заправки транспортных средств имеют более высокую скорость выкипания и могут храниться около пяти дней, а новые баки на 9500 галлонов для доставки СПГ имеют более низкую скорость выкипания и могут храниться более 50 дней.

Какие меры предосторожности следует соблюдать при работе с СПГ?

Криогенные ожоги являются основным риском. Любая открытая кожа, которая вступает в контакт с СПГ, получит криогенный ожог. СПГ представляет собой жидкость при -260 F; однако даже когда жидкость нагревается и превращается в пар, она все еще очень холодная, от -100 до -200 F.