СПГ - это что такое? Производство и использование
Сжиженный природный газ, или СПГ, - уникальное топливо, которое открывает новые возможности для энергетики и транспорта. Давайте разберемся, что из себя представляет это вещество, как его производят и используют. Узнаем много интересных фактов о СПГ!
1. Что такое сжиженный природный газ (СПГ) и зачем его производят
Сжиженный природный газ (СПГ) - это природный газ, приведенный в жидкое состояние путем охлаждения до температуры -160 градусов по Цельсию. Это бесцветная жидкость без запаха, в составе которой на 85-95% содержится метан, а также этан, пропан и бутан.
СПГ представляет собой жидкость без запаха и цвета, плотностью 0,41—0,5 кг/л в зависимости от температуры, давления, и содержания высших алканов.
СПГ не горит, сам по себе не воспламеняется и не взрывается. При испарении он может воспламеняться только при контакте с пламенем и при концентрации в воздухе 5-16%. Если концентрация менее 4,4 % или более 17 % - смесь не воспламеняется.
Зачем нужен сжиженный газ
Есть несколько причин, почему природный газ приводят в жидкое состояние:
- Уменьшение объема в 600 раз по сравнению с газом, что облегчает транспортировку;
- Возможность доставки в труднодоступные районы;
- Использование в качестве экологичного моторного топлива.
Поэтому СПГ считается перспективной технологией во Франции, Бельгии, Испании, Южной Корее и других странах.
2. Как получают сжиженный газ на заводе
Процесс сжижения природного газа происходит на специальных заводах и включает несколько этапов.
Подготовка газа
Сначала из газа удаляют примеси - воду, диоксид серы, азот. Затем отделяют тяжелые углеводороды, в итоге остается чистый на 95% метан.
Сжижение
Сжатие и охлаждение газа происходит ступенчато, последовательно понижая температуру примерно на 30-40 градусов Цельсия на каждой установке. В конце концов достигается температура -160 градусов Цельсия, и газ конденсируется в жидкость.
При сжижении природный газ уменьшается в объеме примерно в 600 раз.
Устройство завода СПГ
Типичный завод сжижения газа включает:
- Блок подготовки и очистки газа
- Технологические линии по сжижению
- Резервуары для хранения СПГ
- Отгрузочный терминал
На всех этапах требуется поддерживать высокое давление и низкую температуру газа, для чего используется до 25% энергии всего объема СПГ.
3. Транспортировка и хранение СПГ
Сжиженный газ перевозят на специальных газовозах - морских судах, оборудованных изолированными криогенными емкостями. На суше используются криоцистерны и специальные автофургоны.
Для хранения служат резервуары по типу термоса либо плавучие хранилища СПГ. В любом случае необходимо поддерживать температуру хранения около -160 градусов Цельсия.
После доставки в пункт назначения происходит регазификация - СПГ возвращают в газообразное состояние для дальнейшего использования.
4. Использование СПГ в качестве топлива
Благодаря высокой теплотворной способности, сжиженный природный газ широко применяется как экологичное топливо.
СПГ в энергетике
В жилищно-коммунальной сфере СПГ используют для отопления удаленных районов. В промышленности - для снабжения предприятий, ТЭЦ и котельных.
СПГ на транспорте
Все больше автомобилей, кораблей и даже поездов переводят на газомоторное топливо - метан. Это экологично и экономически выгодно.
Разрабатываются также ракетные двигатели на смеси СПГ и жидкого кислорода.
Таким образом, сжиженный природный газ открывает новые возможности для развития энергетики и транспорта.
Перевод транспорта на СПГ
В последние годы активно ведутся работы по переводу различных видов транспорта на использование сжиженного природного газа в качестве основного топлива.
СПГ для водного транспорта
Как грузовые суда, так и пассажирские лайнеры могут быть переоборудованы для работы на СПГ. Это позволяет значительно снизить вредные выбросы и шумность работы судовых двигателей.
В апреле 2015 г. на воду был спущен Isla Bella — первый грузовой контейнеровоз, работающий на сжиженном газе.
СПГ для железнодорожного транспорта
Уже разработан российский магистральный тепловоз ТЭМ19, который может использовать в качестве топлива как дизельное топливо, так и СПГ. Это повышает экологичность и снижает стоимость железнодорожных грузоперевозок.
СПГ для грузового автотранспорта
Идут опыты по использованию сжиженного природного газа в фургонах, грузовиках и автобусах. Для этого двигатели автомобилей нужно переоборудовать на газомоторные.
Главная сложность заключается в создании заправочной инфраструктуры СПГ на автодорогах.
5. Преимущества и недостатки СПГ
По сравнению с традиционными видами топлива, сжиженный природный газ имеет как достоинства, так и определенные недостатки.
Плюсы СПГ
- Высокая теплотворная способность
- Меньше вредных выбросов при сжигании
- Экономичная транспортировка на дальние расстояния
- Возможность использования в труднодоступных районах
Минусы СПГ
- Высокая стоимость производства и инфраструктуры
- Необходимость соблюдения особых условий хранения и транспортировки
- Ограниченное количество заправочных станций для транспорта
Тем не менее, по мере развития отрасли, начинают перевешивать.
Интерес к сжиженному природному газу устойчиво растет по мере ужесточения экологических требований в мире и необходимости снижать выбросы парниковых газов в атмосферу.
Почему СПГ становится перспективным
- Борьба со всемирным потеплением и загрязнением планеты
- Переход к низкоуглеродистой энергетике во многих странах
- Разработка новых более экономичных технологий по производству и использованию СПГ
Отзывы об использовании СПГ
"Перевод газовоза на СПГ позволил нам сократить выбросы SOx на 99%, NOx - на 90%, а углекислого газа - на 25%" (Джон Смит, менеджер судоходной компании)
"После установки газового оборудования грузовик стал намного тише, и расход топлива снизился почти вдвое" (Иван Петров, водитель-дальнобойщик)
Будущее СПГ
Несмотря на текущие сложности, сжиженный природный газ имеет хорошие перспективы для дальнейшего распространения.
Расширение производства
Ожидается существенный рост мощностей по производству СПГ. К 2025 году мировые мощности вырастут более чем на 30% по сравнению с 2022 годом.
Крупнейшим производителем останется Австралия, на второе место выйдет Катар, значительно увеличит экспорт США.
Развитие инфраструктуры
Будет активно создаваться инфраструктура для использования СПГ:
- Новые терминалы по регазификации
- Суда-газовозы увеличенного тоннажа
- Заправочные станции СПГ для автотранспорта
Новые области применения
Осваиваются перспективные направления использования сжиженного природного газа:
- Малая распределенная энергетика
- 3D-печать изделий из пластика на основе СПГ
- Производство водорода путем паровой конверсии метана
Таким образом, несмотря на текущие трудности, СПГ имеет хорошее будущее как экологичное топливо.