Диссертация (1172966), страница 5
Текст из файла (страница 5)
т СПГ в год могут соединять в себетехнологическиепризнакикакмалотоннажногопроизводства,такикрупнотоннажного. Эти заводы используют в качестве сырья подготовленныйтрубопроводный газ, но производят СПГ для экспорта на мировой рынок. [2]25Рисунок 1.2 – Малотоннажная установка СПГ (г. Екатеринбург, Россия)(Источник: ПАО «Газпром»)Таким образом, в зависимости от производительности производственныхкомплексов, мировую индустрию СПГ можно разделить на две подсистемы:1) крупнотоннажную индустрию СПГ;2) средне- и малотоннажную индустрию СПГ.Крупнотоннажная индустрия включает в себя:− крупнотоннажные заводы СПГ,− мировой флот СПГ-танкеров для транспортировки,− регазификационные терминалы для приема СПГ и его перевода вгазообразное состояние с последующей подачей газа в магистральныйгазопровод.Заводы СПГ и приемные терминалы, в зависимости от локализации(базирования) могут быть:− наземными,− плавучими,26− прибрежными, на основаниях гравитационного типа (морскиеплатформы).Средне- и малотоннажная индустрия включает в себя:1) средне-ималотоннажныепроизводственныекомплексы,различающиеся по назначению:− для покрытия пиковых нагрузок газопотребления;− общего назначения;− для производства топлива;2) средства транспортировки:− малые морские и речные танкеры,− автоцистерны,− железнодорожные цистерны;3) приемно-раздаточные комплексы:− комплексы регазификации для перевода СПГ в газообразноесостояниеиподачигазавмагистральныйгазопровод(«сателлитные» установки) или в газораспределительные сети,− крио-заправочные комплексы для различных видов транспорта,− комплексы для перегрузки СПГ с одного вида транспорта надругой.Основываясь на проведенном анализе мировой индустрии СПГ, авторомпредложена структурная схема индустрии, представленная на рисунке 1.3.27Индустрия СПГСредне- ималотоннажнаяКрупнотоннажнаяЗаводыФлотПриемныетерминалыПроизводственныекомплексыСредстватранспортаПриемнораздаточныекомплексыНаземныеНаземныеДля ППНГП**АвтомобильныйКомплексырегазификацииПлавучиеПлавучиеОбщегоназначенияВодныйКриозаправочныекомплексыПрибрежныена ОГТ*Прибрежные наОГТ*ДляпроизводстватопливаЖелезнодорожныйПеревалочныекомплексы* ОГТ – основание гравитационного типа** ППНГП – покрытие пиковых нагрузок газопотребленияРисунок 1.3 – Структура мировой индустрии СПГ(Источник: составлено автором)1.2 Крупнотоннажное производство СПГ: состояние и перспективы1.2.1 Современное состояние крупнотоннажного производства СПГПроизводственно-сбытовая цепь крупнотоннажного СПГ, как правило,отражает поставки СПГ на дальние расстояния и отличается высокимикапитальными затратами на установки и оборудование.
Схема производственносбытовой цепи представлена на рисунке 1.4. Каждый из элементов схемы имеетсвой собственный набор технологических задач, но все они связаны в единоецелое: ни один из элементов цепи не может из неё выпасть, не нарушаяжизнеспособности других элементов.28Рисунок 1.4 – Схема производственно-сбытовой цепи крупнотоннажного СПГ(Источник: составлено автором)1.2.1.1 Крупнотоннажные заводы СПГОсновное мировое производство СПГ сосредоточено на крупнотоннажныхзаводах. Это большие заводы, которые строятся вблизи крупных газовыхместорождений и являются основными заводами для переработки газа.Какправило, такие заводы создаются в регионах, сочетающих огромные запасы газа снизким локальным уровнем газопотребления.
Так как готовую продукциюперевозят в судах-газовозах, заводы строятся на морском берегу и имеютвыносные причалы для загрузки танкеров.Основными факторами, влияющими на конфигурацию завода СПГ,являются состав природного газа и спецификации товарного СПГ.Присутствие тех или иных компонентов в сырьевом газе в различныхпропорциях ведет к увеличению или уменьшению капитальных вложений иэксплуатационных затрат.К примеру, на размер главного криогенного теплообменника влияет29относительное содержание метана и азота в природном газе. Чем выше суммарнаяконцентрация метана и азота, тем больше основные размеры главногокриогенного теплообменника. Наличие этана и пропана в товарном СПГувеличивает его теплотворную способность.
Присутствие относительно тяжелыхуглеводородов – пропана, бутана и пентана – влияет на технологическую схемуфракционирующей установки. Если в природном газе недостаточно пропана,можетвозникнутьнеобходимостьегоимпортадляобеспеченияфункционирования холодильных циклов.Одной из основных причин высокой себестоимости СПГ являются жесткиетребования к очистке и осушке природного газа перед сжижением. Содержаниеуглекислоты в 1 кубометре природного газа должно быть снижено до 50∙10-6 м3, асодержание воды – до 1∙10-6 м3. Содержание серы в СПГ не должно превышать4∙10-6 м3, содержание меркаптанов – не выше 3∙10-6 м3.Как правило, крупнотоннажный завод СПГ включает в себя следующиеустановки:− подготовки газа;− охлаждения газа;− сжижения газа;− фракционирования;− хранения сжиженного газа;− выносной морской причал и загрузочный узел;− систем жизнеобеспечения.Совокупность установок удаления кислых компонентов, осушки, удалениямеркаптанов и ртути, предварительного охлаждения, фракционирования исжижения образуют технологическую линию.
Поступающий на завод газочищают, осушают, а затем охлаждают, конденсируют и переохлаждают.Переохлажденная жидкость в виде СПГ поступает на хранение в резервуары, азатем отгружается потребителям. На этапе очистки газа от кислых компонентовприменяют абсорбционные процессы, а при осушке – процесс адсорбции на30цеолитах. Принципиальная схема завода СПГ показана на рисунке 1.5.Рисунок 1.5 – Принципиальная схема завода СПГ(Источник: составлено автором)Мировая индустрия СПГ является динамично развивающейся отрасльюэнергетики.
Об этом свидетельствует тот факт, что ежегодно вводятся в стройновые производственные мощности. Особенности становления и развитиямировой индустрии СПГ изложены автором в работах [3-5]. По даннымМеждународного Газового Союза (International Gas Union, IGU), в феврале 2019года суммарная проектная мощность заводов СПГ достигла 393 млн.
т в год, тогдакак в марте 2018 года она составляла 369 млн. т. Данный приростпроизводственных мощностей был реализован за счет ввода в строй новыхзаводов СПГ, преимущественно в США и Австралии. За пятьдесят с лишним летсуществования индустрии СПГ к началу 2019 года было построено 33крупнотоннажных завода в 21 стране (см. таблицу 1.1). Однако, за последнеевремя несколько заводов были остановлены.
Завод Marsa El Brega в Ливии (п.20таблицы 1.1) не функционирует с 2011 года из-за военных действий. Завод31Damietta LNG в Египте (п.8 таблицы 1.1) был остановлен в 2012 году, так каквырос внутренний спрос на природный газ при его падающей добыче. В 2015 годубыли остановлен завод в Йемене из-за гражданской войны, в Индонезии заводАрун СПГ – из-за исчерпания месторождения, а в 2016 г.
из-за проблем слицензией не работал завод Kenai LNG (п.11 таблицы 1.1).Таблица 1.1 – Страны-производители и действующие заводы СПГ(по состоянию на январь 2019 г.)№Суммарнаямощностьзаводов, млн. тв годСтрана1Катар77,52Австралия83,53Малайзия30,84Индонезия26,55Алжир25,36НигерияТринидадТобаго21,978Египети15,37,2ЗаводНоминальнаямощность,млн.т. в годQatargasRasGasNorth West ShelfDarwin LNGPluto LNGQC LNGGladstone LNGAP LNGGorgon LNGWheatstone LNGIchthys LNGMLNGPFLNG Satu41,236,316,73,74,48,57,8915,68,98,929,31,5Arun LNGBontang LNGTangguh LNGDonggi-SenoroLNGArzewSkikdaNigeria LNG016,97,6Atlantic LNG15,3Damietta LNGEgypt LNGПримечаниеПлавучийОстановлен2015 г.в220,84,521,957,2Остановлен2012 г.в32№Суммарнаямощностьзаводов, млн.
тв годСтрана9Россия27,310Оман10,81112131415161718192021США24,75ЙеменБрунейПапуаНоваяГвинеяОАЭАнголаПеруНорвегияЭкваториальнаяГвинеяЛивияКамерунВсего:Номинальнаямощность,млн.т. в годЗаводСахалин СПГЯмал СПГOman LNGQalhat LNG10,816,57,13,7Kenai LNGSabine Pass LNGCove Point LNG1,5185,257,27,2Yemen LNGBrunei LNG7,27,26,95,85,24,54,2PNG LNGADGAS LNGAngola LNGPeru LNGSnohvit LNG6,95,85,24,54,23,7EG LNG3,73,22,4393ПримечаниеMarsa El BregaKribi FLNG3,22,4Остановлен2015 г.вОстановлен2015 г.вОстановлен2011 г.ПлавучийвИсточник: составлено автором по материалам IGU [1]ЗаводСПГявляетсякрупным,сложнымидорогостоящимпроизводственным объектом.
По данным Международного газового союза (IGU),средневзвешенные капитальные затраты на новые заводы СПГ, которые будутвведены в строй между 2017 и 2022 гг., составляют 1541 доллар США на тоннупроизводимого СПГ [6].Выбор технологии сжижения природного газа при проектированиипроизводства СПГ является наиболее важным фактором, оказывающим влияниена эффективность завода.
За период существования мировой индустрии СПГбыло разработано несколько технологий промышленного сжижения природногогаза. Ряд процессов нашли в разной степени свое применение, некоторые из них33до сих пор существуют только в проекте. Крупнотоннажные процессы, какправило, используют замкнутые циклы охлаждения на чистых или смесевыххладагентах, и все они лицензируются компанией-разработчиком.В настоящее время используются несколько различных технологическихпроцессов, но все они основаны на одном и том же принципе: охлаждение иконденсация природного газа в теплообменном аппарате осуществляется однимилиболеехладагентами.Хладагентыциркулируютвзамкнутыхтермодинамических циклах, в которых процессы сжатия в компрессоре,охлаждения воздухом или водой, расширение и нагрев охлаждаемым природнымгазом следуют один за другим (рисунок 1.6).При выборе технологии охлаждения и сжижения обычно руководствуютсятермодинамическим принципом наименьших потерь тепла в цикле.
Графическаяинтерпретация этого принципа на примере одного из промышленных процессовожижения представлена на диаграмме тепло-температура: кривые охлажденияприродного газа и хладагента должны располагаться как можно ближе друг кдругу (рисунок 1.7). Чем ближе кривые охлаждения, тем более эффективнымявляется процесс охлаждения, тем меньше затрат энергии на единицупроизводимого СПГ. Этот принцип распространяется на все процессы сжижения.Рисунок 1.6 – Принцип построения технологического процесса сжижения газа [7]34Кривая охлажденияприродного газаКривая испаренияхладагентаРисунок 1.7 – Кривые охлаждения природного газа и испарения хладагента [7]На рисунке 1.7 ступенчатая линия в верхней части кривой испаренияхладагента представляет собой многоступенчатый процесс охлаждения чистымхладагентом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
