Сжиженный метан как транспортное топливо. Сжиженный природный газ применение

Применение СПГ. Где используют сжиженный природный газ

После доставки потребителю сжиженный природный газ используется в качестве энергоносителя для тех же целей, что и обычный природный газ. Основные области применения СПГ это производство тепла и электричества, использование в качестве топлива для машин и оборудования и в бытовых нуждах. Ниже представлен более широкий список.

Использование сжиженного природного газа

Газификация коммунальных и промышленных объектов, удаленных от магистральных или распределительных трубопроводов
Создание топливного резерва у потребителя для покрытия нагрузок в пиковый период (т. н. пик-шейвинг, от англ. LNG Peak Shaving)
Применение СПГ на различных видах транспорта в качестве моторного топлива
Получение тепловой и электроэнергии, а также промышленного холода
СПГ как сырье для использования в химической промышленности

СПГ (сжиженный природный газ) Следует отметить, что вышеуказанные области применения СПГ могут совмещаться между собой. Так, доставляемый судами-газовозами на регазификационный терминал СПГ может быть использован для поставки его на удаленные объекты в качестве топлива для транспорта и создания резерва топлива на период больших нагрузок в магистральных и газораспределительных сетях.

На мировых рынках широкое использование сжиженного природного газа прежде всего обусловлено тем, что, по ценам, СПГ либо находится в одной ценовой категории с жидкими видами топлива (углеводородными), либо дешевле их. Вдобавок к этому, топливо СПГ более экологически чистое.

Использование СПГ в качестве энергоносителя решает следующие задачи:

Газификация удаленных объектов
Сокращение издержек, связанных с газификацией, вследствие отказа от разработки, сооружения и обслуживания некоторой части объектов газоснабжения (межпоселковых распределительных газопроводов, газопроводов-отводов)
Снижение количества выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду при замене, например, каменного угля или мазута природным газом

Снижение затрат на энергоносители
Комплексное получение тепловой и электроэнергии

В настоящее время организация производства и внедрение технологий с использованием сжиженного газа в энергетической отрасли имеет важное перспективное значение.

СПГ — экологический вид топлива

газовый двигатель на сжиженном природном газе (СПГ) Имея хорошие энергетические характеристики и высокое октановое число, сжиженный газ используется не для одной лишь газификации населенных пунктов и объектов промышленности, но и как моторное топливо на различных видах транспорта. Физико-химические, энергетические и экологические свойства природного газа делают его довольно перспективным видом топлива, использование которого может дать ощутимый положительный эффект в некоторых вопросах. Экологическая безопасность и топливная экономичность двигателей, работающих на природном газе, снижение износа деталей газового двигателя, уменьшение расхода масла — вот характерные особенности.

Применение СПГ на транспорте преследует следующие цели:

Экономию денежных средств на покупку топлива, так как цена эквивалентного количества сжиженного газа ниже, чем бензина или дизельного топлива
Обеспечение в перспективе устойчивого топливоснабжения (учитывая динамику изменения объемов нефтегазодобычи, сравнительный анализ запасов нефти и газа, прогнозы истощения месторождений)

СПГ как моторное топливо для автомобильного транспорта применяют в Соединенных Штатах Америки, Франции, Нидерландах, Норвегии, Германии и других странах. Помимо автотранспорта, сжиженный газ в качестве моторного топлива применяется и на других видах транспорта (водный — газовозы, железнодорожный — газотепловозы). На сегодняшний день уже насчитывается более двух сотен морских судов-метановозов, которые используются для транспортировки СПГ и применяют его в качестве моторного топлива. Во многих развитых странах ведутся работы по использованию сжиженного природного газа на морском, речном и ж/д транспорте.


Грузовой автомобиль Kenworth T800 (газовый двигатель на сжиженном газе СПГ/LNG)		Грузовой автомобиль Peterbilt’s Model 386 (газовый двигатель на сжиженном газе СПГ/LNG)

На сегодняшний день применение СПГ в качестве моторного топлива – довольно интенсивно развивающееся направление, которое в дальнейшем должно стать самостоятельной отраслью экономики развитых стран.

lngas.ru

Использование сжиженного газа

Сжиженный газ на сегодняшний день находится в списке самых распространённых альтернативных видов топлива. Впрочем, во многих местах газ – вовсе не альтернативный вариант топлива: в определённых районах Индии, в некоторых регионах США, да даже в РФ сжиженный газ применяют не только для отопления, но и для приготовления пищи. Вы пользуетесь сжиженным газом, когда готовите в походах на природе, или используете гриль.

Сжиженный газ славится своей эффективностью и универсальностью, является весьма привлекательным источником энергии для тех людей, кому надоели большие счета за отопление, регулярное увеличение цен на газ. Поговорим о том, каким образом получают сжиженный газ, для чего его применяют и каким образом можно переделать свой автомобиль, чтобы он смог функционировать на этом более дешёвом и лёгком топливе.

Что собой представляет сжиженный газ?

Существует два вида газа, которые можно хранить под умеренным давлением в жидкой форме: бутан и пропан. Есть также изобутан – его химическая формула также проста, как и у бутана, но химическая структура другая. Чаще всего, изобутан и бутан смешиваются в разных пропорциях – в зависимости о того, в каких целях нужно использовать топливо. Пропан является практичным топливом, точка кипения составляет минус 42 градуса. То есть, даже при низких температурах данный газ испаряется моментально – сразу после того, как его извлекают из герметичного контейнера.

Всё это говорит о том, что топливо может сгорать полностью – не нужны разные приборы для выпаривания, для смешивания с воздухом. Вполне достаточно обычного выпускного отверстия. Точка кипения бутана составляет минус 0,6 градусов, это говорит о том, что испарения при низких температурах не происходит. Именно поэтому применение бутана более ограниченное, в чистом виде его почти не используют – лишь совместно с пропаном.

Приблизительного 450 грамм пропана требуются для того, чтобы получить 21548 BTU энергии (где 1 BTU составляет 0,252 ккал). Бутан же производит при том же количестве 21221 BTU.

Поговорим о том, откуда сжиженный газ берётся.

Метан и этан

Иногда к сжиженным газам относят всякий горючий газ, который при нормальным давлении и температуре находится в газообразном состоянии – то есть, речь идёт о газах с высокой точкой кипения, которая максимально соответствует средней температуре атмосферы нашей планеты. Опираясь на всё вышесказанное, можно сделать вывод – метан и этан являются жидкими газами. Однако, согласно информации из различных энциклопедий, давление, которое требуется для того, чтобы разжижать метан и этан, а также объём металла, который нужен для того, чтобы поддерживать газ под давлением, делает их применение невыгодным с экономической точки зрения.

Сжиженный газ – источники

Сжиженный газ (как и природный газ, как и нефть) – это ископаемое топливо. Добывать газ могут из природного газа или нефти посредством рафинирования – то есть, примерно также, как получают из неочищенной нефти бензин. Впрочем, многие энергетические компании всерьёз сжиженным газом не занимаются, хотя и производят его – так как он является подобным продуктом от переработки иных видов топлива.

В случае, когда энергетическая компания занимается добычей природного газа из земли, практически всегда речь идёт о метане. Все сжиженные газы, которые остаются, отделяются от метана до того момента, как он поступит сначала в трубопроводы, а после – в наши дома. Примерно 1-3% - такой объём сжиженных газов, который получается из природного газа.

Из неочищенной нефти сжиженный газ также получают. При процессе переработки производственный выход сжиженных газов составляет около трёх процентов, а если НПЗ переоборудовали для того, чтобы сконцентрироваться на добыче сжиженного газа, этот показатель может возрасти до 40%. Применение сжиженного газа – ещё одна интересная тема, которая волнует многих людей. Поговорим об этом подробнее.

Сжиженный газ – открытие

Сначала газовая промышленность испытывала проблемы с примесями, которые содержатся в газе. Бутан и пропан испарялись легко, создавали более высокое давление паров в процессе хранения и при транспортировке. Изначально решили, что нужно просто «выветривать» природные газы – за счёт этого сжиженный газ просто бы испарился и ушёл в атмосферу. Но один учёный и изобретатель, доктор Вальтер Снеллинг, который трудился в Геологической службе США, начал эксперименты в 1910 году – предметом экспериментов стала конденсированная форма этих веществ, которые на тот момент имели статус «ненужных». Образцы пропана и бутана были созданы к 1911 году, также была представлена система хранения, распределения данных видов топлива. Учёный к 1913 году получил патент на собственный метод получения жидких газов.

Универсальное топливо – сжиженный газ

Хранить сжиженный газ очень просто, он совершенно безопасен, за счёт этого является мобильным. Спектр применений сжиженного газа также велик – возможно, вы уже встречались с некоторыми из них. К примеру, одноразовые зажигалки – в них используется сжиженный газ: смесь изобутана и бутана. Кроме того, при эксплуатации газовых бытовых баллонов мы также сталкивается с сжиженным газом (как и при использовании газовых походных горелок). Если рассматривать многоразовые бытовые баллоны, в них используют пропан, кроме того, данный газ идеально подходит для подогрева баков с холодной водой, его часто применяют для разведения огня в печах, которые есть в «домах на колёсах». Данный газ также может заставить функционировать морозильники и холодильники.

Небольшие баллоны, в которых содержится пропан, можно приобрести почти что в любом бытовом магазине. У баллонов стандартные выпускные отверстия, так что их можно легко крепить к фонарям, походной плитке, не слишком крупным водонагревателям и некоторым иным приспособлениям. Пропан помогает человеку в любой ситуации, когда ему требуется топливо. На судах можно найти сжиженный газ, как и в сельских районах, охотничьих домах, на садовых участках, где услуги энергетических компаний не предоставляются. В Индии, к примеру, в некоторых городах отсутствует качественный природный газ и прочее топливо, здесь сжиженный газ – основной товар, который представлен на энергетическом рынке.

Для приготовления пищи и отопления вместо угля и нефти применяют пропан. Сжиженный газ можно применять не только для бытовых нужд и отдыха. Разные промышленные отрасли применяют его, как источник тепла для обработки керамики, стекла, металлообработки. Промышленным газом заправляются многие промышленные погрузчики, ведь газ способен дать достаточное количество энергии, чтобы рабочие могли осуществить подъём тяжёлых грузов, при этом совсем не обязательно выбрасывать дым, прочее вещества, которые будут загрязнять замкнутое пространство складов. Кроме того, набирает популярность применение сжиженных газов в рамках автомобильной индустрии. Автомобили, разработанные или переоборудованные для функционирования на сжиженном газе, становятся всё более востребованными. Чуть подробнее об этом мы поговорим чуть ниже.

Сжиженный газ и автомобили

Согласно информации от WLPGA(Всемирной Ассоциации сжиженных газов), примерно 9 миллионов машин в 38 государствах мира работают на сжиженном газе. Эта идея не является революционно новой – автомобили, которые могут функционировать на пропане, созданы уже несколько десятков лет назад. Положительная сторона данного подхода в том, что выбросы сокращаются – на 50% меньше выделяется окиси углерода, если сравнивать с бензиновым топливом, углеводородов меньше на 40%. Кроме того, на 50% меньше озона и на 35 – окиси азота. Сжиженный газ, который используют в автомобилях, может стоить дешевле, чем бензиновое топливо. Кроме того, газ – высокооктановое топливо, потребителям предлагается производительность, сопоставимая с дизельным топливом и бензином.

Многие собственники утверждают, что машина, которая использует ГБО (газобалонное оборудование), работает более гладко – за счёт этого износ компонентов двигателя происходит гораздо медленнее.

Самый лёгкий способ начать использование пропана – приобрести автомобиль, который может ездить на газе. Круг производителей такой техники достаточно широк – в том числе можно отметить серьёзные американские автомобильные компании – Форд, Дженерал Моторс, а также Daimler-Chrysler: они уже сегодня в некоторым моделях предлагают возможность использования сжиженного газа в качестве топлива.

Но, практика такова – в салонах данные автомобили вы вряд ли найдёте, их необходимо заказывать. Как правило, заводских моделей, которые могут ездить на сжиженном газе, нет – эта опция подключается на заводе. Примеры машин, которые приспособлены к функционированию на сжиженном газе - ToyotaCamry, FordCrownVictoria, Ford F-150, DodgeRam, ChevroletCavalier.

Редко (обычно в Европе) делают машины, которые могут функционировать только на газе. Двигатель сделан таким образом, что может работать максимально эффективно на пропане – за счёт этого детали изнашиваются медленнее, пробег техники увеличивается. Впрочем, потребителей ещё пугает то, что сегодня пока что сложно отыскать газозаправочные станции. Именно поэтому многие машины, которые могут работать на сжиженном газе, обладают двойной топливной системой – есть два бака: один для пропана, другой для бензина.

Система сама переключается с одной на другую по мере необходимости, за счёт чего обладатели автомобиля могут всегда использовать дешёвый и экологически чистый пропан, если он доступен. Если же нет – бак всегда можно заполнить бензиновым топливом на ближайшей автомобильной заправке. Трудно ли на самом деле отыскать газозаправочную станцию? Если честно – ничего сложного в этом нет. В отличие от прочих альтернативных разновидностей топлива (того же водорода, к примеру), уже есть надёжная и большая инфраструктура для машин, которые функционируют на пропане.

Преобразование автомобилей для работы на сжиженном газе

Чтобы преобразовать автомобиль для работы на газе, необходимо идеально знать все автомобильные системы. Некоторые фирмы предлагают специальные наборы, в которых уже есть всё необходимое для того, чтобы выполнить трансформацию. Если у вас в этой области нет достаточных знаний, обязательно нужно отыскать опытного механика. Хоть пропан и является безопасным, если систему поставить неправильно, с техникой безопасности могут возникнуть серьёзные проблемы.

Самый первый шаг к использованию сжиженного газа в собственном автомобиле – выбор подходящего бака. Чаще всего, на машину ставят двухтопливную систему, то есть, старую систему отключать не нужно – добавляют вторую новую. Бак для пропана в багажнике автомобиля займёт определённое место. Современные баки могут иметь вид «пончика» или «торпеды». Чаще всего, баки, выполненные в форме торпеды, отличаются большой вместительностью, но и места в машине им требуется больше.

Баки, форма которых «пончик», могут быть установлены точно туда, где обычно находится запасное колесо. Размер такого бака более маленький, но запаску придётся переносить в другое место. Если автомобиль большой, на него можно поставить сразу несколько баков – это позволит значительно увеличить вместительность. После того как установка бака произведена, в кузове машины необходимо выполнить отверстие – чтобы произвести заправку газом. Как правило, отверстие делается около горловины бензобака или с тыльной части кузова.

Чтобы добиться идеального расположения, потребуется минимум трубок, чтобы выполнить соединение к баку. Топливные трубки, сами по себе, выполнены из меди – за счёт этого они являются гибкими, что при подсоединении очень важно. Кроме того, бак следует подключить к заправочной горловине, провода обычно проходят по днищу автомобиля прямо к двигателю. Клапан электромагнитный ставят между двигателем и баком – на топливной магистрали. Данный клапан необходим для того, чтобы прерывать подачу газа в тот момент, когда автомобиль функционирует на бензиновом топливе, или же, когда двигатель не работает вообще. Здесь также имеется встроенный фильтр, который способен устранить любые примеси, если таковые окажутся в топливе.

Вапоризатор – ещё один очень важный компонент. Данное устройство выполняет примерно то же, что делает карбюратор в обычном бензиновом двигателе. Вапоризатор использует тепло, которое даёт охлаждающая жидкость для того, чтобы пропан обрёл газообразное состояние. Регулятор содержит в себе электронную схему, которая нужна для сокращения подачи газа в том случае, если произойдёт остановка двигателя. Регулятор обычно меньше, если сравнивать с карбюратором, так что подыскать для него место в моторном отсеке не сложно. От датчиков машины этот прибор получает информацию (или же от блока управления двигателем), за счёт этого осуществляется контроль количества того газа, которое поступает в цилиндры.

Важно, чтобы система должна быть соединена с электрической системой автомобиля – чтобы автоматическое переключение баков было возможно (посредством ручного переключателя, который есть на приборной панели), и топливомер оставался работоспособным. Связь с блоком управления также должна быть установлена – чтобы регулятор работы двигателя воспринимал разные параметры топлива. Машины, оснащённые электронной системой впрыскивания топлива, возможно будут нуждаться в электронном эмуляторе.

Когда автомобиль функционирует на газе, топливный инжектор остальным датчикам автомобиля не будет направлять информацию – будет гореть контрольный сигнал двигателя, также будут даваться неверные диагностическое показания. Именно эмулятор может сделать так, чтобы данные сигналы игнорировались, а блок управления в этом случае будет работать так, как нужно.

Комплекты для трансформации автомобилей поставляют только с подробными инструкциями, выше мы рассмотрели простой краткий обзор. Чуть позже мы поговорим о том, безопасно ли использование сжиженного газа.

Обратите внимание: всё это – не является руководством к действию, вам не нужно прямо сейчас идти в мастерскую и переделывать свою машину! Информация даётся только для того, чтобы у вас было общее представление обо всём процессе. Если у вас отсутствует опыт работы с автомобильными электрическими и топливными системами, для любых изменений обязательно нужно обратиться к специалистам.

Хранение и безопасность

Жидкие газы являются весьма безопасными, если проводить сравнение с прочими видами топлива. Температура воспламенения пропана очень велика – примерно 450-500 градусов (у бензина данный показатель составляет всего-то 257 градусов). Данный факт указывает на то, что вероятность самопроизвольного возгорания достаточно мала. Более того, из-за давления, которое требуется для того, чтобы поддерживать в жидком виде пропан, баллоны, которые используют для хранения газа, гораздо прочнее стандартных бензобаков. Коэффициент безопасности увеличивается за счёт специального клапана отсечки топлива.

Рассмотрим некоторые рекомендации по поводу хранения сжиженного газа. Следует помнить, что баки, где хранится пропан, пустыми не бывают на самом деле. Когда бак заполнен, большое количество пропана находится под давлением в жидком виде. Но, если речь идёт о нормальном давлении, сжиженным остаётся не весь пропан – небольшие количество газа будет в газообразном состоянии, оно же будет занимать часть пространства в баке. Правило здесь простое – давление падает быстрее, чем больше количество пропана, то есть в сжиженном виде будет меньшее количество пропана, а в газообразном – большее.

Важно, чтобы баллоны были заполнены только на 80%. Из-за изменения температуры, давление внутри бака может измениться. Если целый бак будет заполнен пасмурным, прохладным днём, а на следующей день вы оставите машину на солнце, из-за увеличения температуры увеличится давление в баке – из-за этого может произойти взрыв, даже если в запасе было 20% свободного объёма.

truckmix.ru

Как сжижать газы? Производство и использование сжиженного газа :: SYL.ru

Более 30 лет в СССР, затем в России сжиженные и сжатые газы применяются в народном хозяйстве. За это время пройден достаточно трудный путь по организации учета сжиженных газов, разработке технологий по их перекачке, измерению, хранению, транспортировке.

От сжигания до признания

Исторически сложилось, что потенциал газа как источника энергии был недооценен в нашей стране. Не видя экономически обоснованных сфер применения, нефтепромышленники старались избавиться от легких фракций углеводородов, сжигали их без пользы. В 1946 году выделение газовой промышленности в самостоятельную отрасль революционно изменило ситуацию. Объём добычи этого типа углеводородов резко увеличился, как и соотношение в топливном балансе России.

Когда ученые и инженеры научились сжижать газы, стало возможным строить газосжижающие предприятия и доставлять голубое топливо в отдаленные районы, не оборудованные газопроводом, и использовать в каждом доме, в качестве автомобильного топлива, на производстве, а также экспортировать его за твердую валюту.

Что такое сжиженные углеводородные газы

Они делятся на две группы:

Сжиженные углеводородные газы (СУГ) – представляют собой смесь химических соединений, состоящую в основном из водорода и углерода с различной структурой молекул, то есть смесь углеводородов различной молекулярной массы и различного строения.
Широкие фракции легких углеводородов (ШФЛУ) – включают большей частью смеси легких углеводородов гексановой (С6) и этановой (С2) фракций. Их типичный состав: этан 2-5 %, сжиженный газ фракций С4-С5 40-85%, гексановая фракция С6 15-30%, на пентановую фракцию приходится остаток.

Сжиженный газ: пропан, бутан

В газовом хозяйстве именно СУГ применяются в промышленном масштабе. Их основными компонентами являются пропан и бутан. Также в виде примесей в них содержатся более легкие углеводороды (метан и этан) и более тяжелые (пентан). Все перечисленные компоненты являются предельными углеводородами. В состав СУГ могут входить также непредельные углеводороды: этилен, пропилен, бутилен. Бутан-бутилены могут присутствовать в виде изомерных соединений (изобутана и изобутилена).

Технологии сжижения

Сжижать газы научились в начале XX века: в 1913 году за сжижение гелия вручена Нобелевская премия голландцу К. О. Хейке. Некоторые газы доводятся до жидкого состояния простым охлаждением без дополнительных условий. Однако большинство углеводородных «промышленных» газов (углекислый, этан, аммиак, бутан, пропан) сжижаются под давлением.

Производство сжиженного газа осуществляется на газосжижающих заводах, расположенных либо около месторождений углеводородов, либо на пути магистральных газопроводов около крупных транспортных узлов. Сжиженный (или сжатый) природный газ можно легко доставить автомобильным, железнодорожным или водным транспортом к конечному потребителю, где его можно хранить, после чего снова преобразовать в газообразное состояние и подавать в сеть газоснабжения.

Специальное оборудование

Для того чтобы сжижать газы, используются специальные установки. Они значительно уменьшают объём голубого топлива и повышают плотность энергии. С их помощью можно осуществлять различные способы переработки углеводородов в зависимости от последующего применения, свойств исходного сырья и условий окружающей среды.

Установки по сжижению и сжатию предназначены для обработки газа и имеют блочное (модульное) исполнение либо полностью контейнеризированы. Благодаря регазификационным станциям становится возможным обеспечение дешёвым природным топливом даже самых отдалённых регионов. Система регазификации также позволяет хранить природный газ и подавать его необходимое количество в зависимости от потребности (например, в периоды пикового потребления).

Использование сжиженного газа

Большинство различных газов в сжиженном состоянии находят практическое применение:

Жидкий хлор используют для дезинфекции и отбеливания тканей, применяется как химическое оружие.
Кислород – в лечебных учреждениях для пациентов с проблемами дыхания.
Азот – в криохирургии, для замораживания органических тканей.
Водород – как реактивное топливо. В последнее время появились автомобили на водородных двигателях.
Аргон – в промышленности для резки металлов и плазменной сварки.

Также можно сжижать газы углеводородного класса, наиболее востребованные из которых - пропан и бутан (н-бутан, изобутан):

Пропан (C3H8) является веществом органического происхождения класса алканов. Получают из природного газа и при крекинге нефтепродуктов. Бесцветный газ без запаха, малорастворим в воде. Применяют как топливо, для синтеза полипропилена, производства растворителей, в пищевой промышленности (добавка E944).
Бутан (C4h20), класс алканов. Бесцветный горючий газ без запаха, легко сжижаемый. Получают из газового конденсата, нефтяного газа (до 12%), при крекинге нефтепродуктов. Используют как топливо, в химической промышленности, в холодильниках как хладоген, в пищевой промышленности (добавка E943).

Характеристики СУГ

Основное преимущество СУГ – возможность их существования при температуре окружающей среды и умеренных давлениях как в жидком, так и в газообразном состоянии. В жидком состоянии они легко перерабатываются, хранятся и транспортируются, в газообразном имеют лучшую характеристику сгорания.

Состояние углеводородных систем определяется совокупностью влияний различных факторов, поэтому для полной характеристики необходимо знать все параметры. К основным из них, поддающимся непосредственному измерению и влияющим на режимы течения, относятся: давление, температура, плотность, вязкость, концентрация компонентов, соотношение фаз.

Система находится в равновесном состоянии, если все параметры остаются неизменными. При таком состоянии в системе не происходит видимых качественных и количественных метаморфоз. Изменение хотя бы одного параметра нарушает равновесное состояние системы, вызывая тот или иной процесс.

Свойства

При хранении сжиженных газов и транспортировании их агрегатное состояние меняется: часть вещества испаряется, трансформируясь в газообразное состояние, часть конденсируется – переходит в жидкое. Это свойство сжиженных газов является одним из определяющих при проектировании систем хранения и распределения. При отборе из резервуаров кипящей жидкости и транспортировании ее по трубопроводу часть жидкости испаряется из-за потерь давления, образуется двухфазный поток, упругость паров которого зависит от температуры потока, которая ниже температуры в резервуаре. В случае прекращения движения двухфазной жидкости по трубопроводу давление во всех точках выравнивается и становится равным упругости паров.

www.syl.ru

Сжиженный природный газ — WiKi

страны экспортёры и импортёры СПГ, 2009

Сжи́женный приро́дный газ, СПГ (англ. liquefied natural gas, LNG[1]) — природный газ (преимущественно метан, Ch5), искусственно сжиженный путём охлаждения до минус 160 °C для удобства хранения или транспортировки. Для хозяйственного применения преобразуется в газообразное состояние на специальных регазификационных терминалах.

Физические и химические характеристики

СПГ представляет собой жидкость без запаха и цвета, плотностью 0,41-0,5 кг/л в зависимости от температуры, давления, и содержания высших алканов (плотность чистого метана при температуре кипения - 0,41 кг/л, при повышении давления и понижении температуры плотность растет, примеси высших алканов также повышают плотность)[2][3]. Не токсичен. Температура кипения −158…−163 °C. Современный СПГ состоит на 85-95 % из метана, а в остальные 5 % входят этан, пропан, бутан, азот[4]. Нижняя граница теплоты сгорания — 50 116 кДж/кг, или 20 МДж/л. В процессе обработки природный газ очищают от воды, диоксида серы, диоксида углерода и т. п.[5]

Способ получения

СПГ получают из природного газа путём сжатия с последующим охлаждением. При сжижении природный газ уменьшается в объёме примерно в 600 раз[4][6]. 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[источник не указан 603 дня] от 8 до 10 % от её количества, содержащегося в сжиженном газе.

В процессе сжижения используются различные виды установок — дроссельные, турбодетандерные, турбинно-вихревые и пр.

Существует технология, позволяющая сэкономить на сжижении до 50 % энергии, с использованием энергии, теряемой на газораспределительных станциях при дросселировании природного газа от давления магистрального трубопровода (4—6 МПа) до давления потребителя (0,3—1,2 МПа). При этом используется как собственно потенциальная энергия сжатого газа, так и естественное охлаждение газа при снижении давления. При этом дополнительно экономится энергия, необходимая для подогрева газа перед подачей к потребителю.[источник не указан 603 дня]

Устройство завода по производству СПГ

Как правило, завод по сжижению природного газа состоит из:

установки предварительной очистки и сжижения газа;
технологических линий производства СПГ;
резервуаров для хранения;
оборудования для загрузки на танкеры;
дополнительных служб для обеспечения завода электроэнергией и водой для охлаждения[7].

История

1912 год — построен первый экспериментальный завод, не использовался для коммерческих целей.
1941 год — в Кливленде, штат Огайо (США) впервые налажено масштабное производство сжиженного природного газа.
1959 год — осуществлена первая поставка сжиженного природного газа из США в Великобританию на модифицированном танкере времен Второй мировой войны. В этом же году газ был поставлен из США в Японию.
1964 год — построен завод в г. Арзу, Алжир; начались регулярные перевозки танкерами; начал работать первый терминал по регазификации во Франции.
1969 год — начало долгосрочных поставок из США в Японию — соглашения действуют более 40 лет.
1971 год — начались поставки из Ливии, завод в Марсаэль-Брега, в Испанию и Италию.
1972 год — производство СПГ началось в Брунее — завод в Лумуте.
1977 год — на рынок сжиженного природного газа вышла Индонезия.
1983 год — начато производство в Малайзии — объём поставок в Японию составил 8 млн тонн.
1989 год — началось производство в Австралии — объём 6 млн тонн в год.
1990-е — Индонезия становится одним из основных производителей и экспортеров СПГ в Азиатско-Тихоокеанском регионе — 22 млн тонн в год.
1997 год — Катар становится одним из экспортеров СПГ[8].
2009 год — запущен первый в России завод СПГ, п. Пригородное, Сахалинская область, объём резервуаров 200 тысяч кубических метров, оператор строительства и проекта «Сахалин-2» Сахалин Энерджи Инвестмент Компани.

Потребительские свойства

Чистый СПГ не горит, сам по себе не воспламеняется и не взрывается. На открытом пространстве при нормальной температуре СПГ возвращается в газообразное состояние и быстро смешивается с воздухом. При испарении природный газ может воспламениться, если произойдет контакт с источником пламени. Для воспламенения необходимо иметь концентрацию газа в воздухе от 4,4 % до 17 % (объемных). Если концентрация менее 4,4 %, то газа будет недостаточно для начала возгорания, а если более 17 %, то в смеси будет слишком мало кислорода. Для использования СПГ подвергается регазификации — испарению без присутствия воздуха.

СПГ рассматривается как приоритетная или важная технология импорта природного газа целым рядом стран, включая Францию, Бельгию, Испанию, Южную Корею и США. Самый крупный потребитель СПГ — это Япония, где практически 100 % потребностей газа покрывается импортом СПГ.

Способы хранения и транспортировки

Доставка СПГ — это процесс, включающий в себя несколько стадий. Сначала происходит трансформация природного газа в СПГ на заводах по сжижению газа, которые обычно располагаются рядом с районами добычи природного газа. СПГ хранится в специальных криоцистернах, устроенных по принципу сосуда Дьюара. Транспортируется СПГ на специализированных морских судах — газовозах, оборудованных криоцистернами, а также на спецавтомобилях. Регазифицированный СПГ транспортируется конечным потребителям по трубопроводам.

Полная технологическая цепь СПГ от скважины до потребителя отражена на видео Liquefied Natural Gas (LNG) value chain[9]

Считается, что транспортировка газа в виде СПГ становится более экономичной по сравнению с трубопроводом на расстояниях более нескольких тысяч километров[10].

Моторное топливо

Начиная с 1990-х годов появляются различные проекты использования СПГ в качестве моторного топлива на водном[11], железнодорожном и даже автомобильном транспорте, чаще всего с использованием переоборудованых газодизельных двигателей[12]. Уже существуют реально работающие примеры применения морских и речных судов на СПГ[13][14]. В России налаживается серийный выпуск тепловоза ТЭМ19-001 работающего на СПГ[15][16]. В США и Европе появляются проекты по переводу грузового автомобильного транспорта на СПГ[17][18]. И даже существует проект разработки ракетного двигателя который будет использовать в качестве топлива «СПГ + жидкий кислород»[19].

Страны-производители

Страны-потребители

Технология сжижения

Процессы сжижения больших заводов СПГ:[23]

AP-C3MRTM – Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
Cascade – ConocoPhillips
AP-X® – Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
AP-SMRTM (Single Mixed Refrigerant) – Air Products & Chemicals, Inc. (APCI)
MFC® (mixed fluid cascade) – Linde
PRICO® (SMR) – Black & Veatch
DMR (Dual Mixed Refrigerant)
Liquefin – Air Liquide

Импорт СПГ в Европу

На территории Европы расположено около тридцати крупных регазификационных терминалов, суммарная мощность которых по состоянию на конец 2016 г. превышала 218 млрд кубометров в эквиваленте природного газа. Однако в число крупнейших потребителей СПГ европейские страны не входят. Общий импорт СПГ в Европу в 2016 г. составил всего лишь 51 млрд кубометров в эквиваленте (15,3 % мирового рынка этого продукта). При этом крупные поставки осуществлялись в Испанию (13,2 млрд кубометров), Великобританию (10,5 млрд кубометров), Францию (9,7 млрд кубометров). Одна из причин низкой активности европейских стран на рынке СПГ – его высокая стоимость. В результате существующие регазификационные мощности не востребованы, терминалы работают с довольно низкой загрузкой. В 2016 г. загрузка мощностей терминалов колебалась от 19 % в Нидерландах и 20 % в Великобритании до 31 % в Бельгии и 37 % в Италии[24].

Производство СПГ в России

В России в 2006 году построен первый завод СПГ. Завод, построенный в рамках проекта Сахалин-2 в посёлке Пригородное на юге Сахалина, был запущен 18 февраля 2009 года. По результатам работы в 2010 году завод вышел на проектную производственную мощность — 9,6 млн тонн СПГ (что эквивалентно 13 млрд м³ газообразного природного газа)[25]. Сейчас запущена уже третья очередь завода.

«Ямал СПГ»: компанией «Новатэк» (владелец контрольного пакета акций) совместно с «Total» и китайской «CNPC» реализован проект завода по сжижению природного газа на полуострове Ямал[26].

Также планируется к созданию:

Выступая 12 мая 2009 года на российско-японском бизнес-форуме, Владимир Путин заявил, что в Приморье будет построен второй завод по производству сжиженного природного газа[источник не указан 188 дней].

Крупнейшие СПГ-проекты в России (на конец 2016 г.)[24] Проект Акционеры Год запуска Мощность (млн тонн) Сумма инвестиций (млрд долларов)

«Арктик СПГ-2»	«Новатэк»	2022	18,0	18,0
«Ямал СПГ»	«Новатэк» (50,1 %), Total (20 %), CNPC (20 %), Фонд шелкового пути (9,9 %)	2018	16,5	27,0
«Сахалин-2» (Пригородное)	«Газпром» (51 %), Shell (26,5 %), Mitsui (12,5 %), Mitsubishi (10 %)	2009	10,8	1,5 (первый этап)
«Балтийский СПГ»	«Газпром»	2020	10,0	11,5
«Владивосток-СПГ»	«Газпром»	2020	10,0	15,7
«Дальневосточный СПГ»	«Роснефть», ExxonMobil	2024	5,0	13,0
«Печора СПГ»	«Роснефть» (50,1 %), Alltech	не определён	4,3	4,0

Источник: Данные компаний

См. также

Примечания

↑ В. С. Вовк, А. И. Новиков, А. И. Глаголев, Ю. Н. Орлов, В. К. Бычков, Д. А. Удалов. Мировая индустрия и рынки сжиженного природного газа: прогнозное моделирование. — М.: Газпром экспо. — 312 с.
↑ (недоступная ссылка с 10-11-2016 [603 дня])Сжиженный природный газ
↑ http://en.murmanshelf.ru/files/statoil_seminar_2012/1_Overview.pdf#page=6
↑ 1 2 Liquefied Natural Gas: Understanding the Basic Facts (англ.). US Department of Energy (DOE) Office of Fossil Energy, National Energy Technology Laboratory (August 2005). Проверено 10 ноября 2016.
↑ Майорец М., Симонов К., 2013, с. 40.
↑ (недоступная ссылка с 10-11-2016 [603 дня])Сахалинский завод СПГ Архивировано 31 октября 2009 года.
↑ Майорец М., Симонов К., 2013, с. 46.
↑ Майорец М., Симонов К., 2013.
↑ Liquefied Natural Gas (LNG) value chain.
↑ http://en.murmanshelf.ru/files/statoil_seminar_2012/1_Overview.pdf#page=4
↑ Природный газ на водном транспорте, 1986.
↑ Гайнуллин Ф. Г., Гриценко А. И., Васильев Ю. Н., Золотаревский Л. С. Природный газ как моторное топливо на транспорте. -М., Издательство «НЕДРА», 1986.
↑ Wärtsilä to Supply LNG Package for Harvey’s OSV.
↑ Мнение генерального директора ФАУ «Российский морской регистр судоходства».
↑ Локомотив с американским сердцем.
↑ На МЖД испытали тепловоз на сжиженном газе.
↑ Перспективы США : перевод грузового транспорта на природный газ.
↑ Сжиженный природный газ (СПГ) как альтернатива нефти в транспортном секторе
↑ В России предлагают создать «метановую ракету» // «Известия»
↑ 1 2 BP Statistical Review of World Energy 2016
↑ [1]
↑ [2] - подставить прямую ссылку
↑ Evaluation of LNG Technologies, University of Oklahoma 2008 Архивировано 29 декабря 2015 года.
↑ 1 2 Сергей Кудияров. СПГ не пройдёт // Эксперт, №35 (1041), 28 августа — 03 сентября 2017
↑ (недоступная ссылка с 10-11-2016 [603 дня])Проект «Сахалин-2» — последние достижения
↑ Не умеем и не учимся (рус.) (7 июля 2014). Проверено 16 июля 2014.
↑ «Балтийский СПГ» отправили на доработку (недоступная ссылка) // «Деловой Петербург» (Online) 20 сентября 2007 года
↑ Елена Ходякова. «Газпром» перенес срок ввода «Балтийского СПГ» на 2019 год. Ведомости (3 марта 2014). Проверено 12 декабря 2014.
↑ Балтийский СПГ. Газпром. Проверено 12 декабря 2014.
↑ [3] Gazprom changed site for planned Shtokman LNG plant, BarentsObserver.com, 14 августа 2007
↑ «Газпром СПГ Владивосток» - О компании

Литература

Гайнуллин Ф. Г., Гриценко А. И., Васильев Ю. Н., Золотаревский Л. С. Природный газ как моторное топливо на транспорте. — М.: Издательство «НЕДРА», 1986.
В.С. Вовк, А.И. Новиков, А.И. Глаголев, Ю.Н. Орлов, В.К. Бычков, Д.А. Удалов «Мировая индустрия и рынки сжиженного природного газа: прогнозное моделирование». - М.: Издательство "Газпром экспо", 2009
Майорец М., Симонов К. Сжиженный газ — будущее мировой энергетики. — М.: Альпина Паблишер, 2013. — 360 с. — ISBN 978-5-9614-4403-2.

ru-wiki.org

Сжиженный природный газ: свойства и преимущества

Сжиженный природный газ или сокращенно СПГ, как принято называть его в энергетической отрасли (англ. соотв. Liquefied Natural Gas, сокр. LNG) представляет собой обыкновенный природный газ, охлажденный до температуры –162°С (так называемая температура сжижения) для хранения и транспортировки в жидком виде. Хранится сжиженный газ в изотермических резервуарах при температуре кипения, которая поддерживается вследствие испарения СПГ. Данный способ хранения СПГ связан с тем, что для метана, основной составляющей СПГ, критическая температура –83°С, что гораздо ниже температуры окружающей среды, и не предоставляет возможным хранить сжиженный природный газ в резервуарах высокого давления (для справки: критическая температура для этана составляет +32°С, для пропана +97°С). Для использования СПГ подвергается испарению до исходного состояния без присутствия воздуха. При регазификации (возвращении газа в исходное парообразное состояние) из одного кубометра сжиженного газа образуется около 600 кубометров обычного природного газа.

СПГ(сжиженный природный газ)

Температура сжиженного газа

Чрезвычайно низкая температура СПГ делает его криогенной жидкостью. Как правило, вещества, температура которых составляет –100°С (–48°F) или еще ниже, считаются криогенными и требуют специальных технологий для обработки. Для сравнения, самая низкая зарегистрированная температура на Земле составляет –89,2°С (Антарктика), а в населенном пункте –77,8°С (поселок Оймякон, Якутия). Криогенная температура сжиженного природного газа означает, что контакт с СПГ может вызвать изменение свойств контактирующих материалов, которые впоследствии станут ломкими и потеряют свою прочность и функциональность. Поэтому в отрасли СПГ используют специальные материалы и технологии.

Химический состав СПГ

Сырая нефть и природный газ являются ископаемыми видами топлива, известными как «углеводороды», потому что содержат химические комбинации атомов углерода и водорода. Химический состав природного газа зависит от места добычи газа и его обработки. Сжиженный природный газ представляет собой смесь метана, этана, пропана и бутана с небольшим количеством более тяжелых углеводородов и некоторых примесей, в частности, азотных и комплексных соединений серы, воды, углекислого газа и сероводорода, которые могут существовать в исходном газе, но должны быть удалены перед сжижением. Метан является самым главным компонентом, обычно, хотя и не всегда, более чем на 85% по объему.

Плотность сжиженного газа

Поскольку СПГ представляет собой некую смесь, плотность сжиженного природного газа изменяется незначительно с ее фактическим составом. Плотность сжиженного природного газа, как правило, находится в диапазоне 430–470 килограммов на кубический метр, а его объем составляет примерно 1/600 объема газа в атмосферных условиях. Это делает его примерно на треть легче, чем воздух. Другим следствием этих фактов является то, что СПГ имеет меньшую плотность, чем вода, что позволяет ему находиться на поверхности в случае разлива и вернуться к парообразному состоянию достаточно быстро.

Другие свойства СПГ

испарение сжиженного природного газа (СПГ) Сжиженный природный газ не имеет запаха, бесцветный, не вызывает коррозии, не горюч и не токсичен. СПГ хранится и транспортируется при сверхнизких температурах при атмосферном давлении (отсутствие высоких давлений). При воздействии на окружающую среду СПГ быстро испаряется, не оставляя следов на воде или почве.

В своей жидкой форме сжиженный природный газ не имеет способность взрываться или воспламеняться. При испарении природный газ может воспламениться в случае контакта с источником горения, и если концентрация испарений в воздухе будет составлять от 5 до 15 процентов. Если концентрация паров газа менее 5 процентов, то для начала возгорания испарений недостаточно, а если более 15 процентов, то в окружающей среде будет нехватка кислорода.

Преимущества сжиженного природного газа

В процессе сжижения плотность газа увеличивается в сотни раз, что повышает эффективность и удобство хранения, а также транспортировки и потребления энергоносителя.
Сжиженный природный газ – нетоксичная криогенная жидкость, хранение которой осуществляется в теплоизолированной емкости при температуре –162°С. Большие объемы СПГ возможно хранить в специальных наземных резервуарах при атмосферном давлении.
Возможность межконтинентальных перевозок СПГ специальными танкерами-газовозами, а также перевозка железнодорожным и автомобильным видами транспорта в цистернах.
Сжиженный природный газ дает возможность газификации объектов, удаленных от магистральных трубопроводов на большие расстояния, путем создания резерва СПГ непосредственно у потребителя, избегая строительства дорогостоящих трубопроводных систем.

С точки зрения потребителя, преимущества сжиженного природного газа, исходя из его состава и физических свойств, состоят еще и в том, что СПГ является не только источником сухого природного газа, транспортируемого по газопроводам, а также источником ШФЛУ (широкая фракция легких углеводородов – этана, пропана, бутанов и пентанов), входящих в состав СПГ и выделяемых из СПГ при регазификации. Эти углеводороды используются в качестве нефтехимического сырья и в качестве источника экологически чистого топлива для различных видов транспорта (а также в быту). В процессе регазификации на терминале СПГ будет происходить выделение фракции С2+ или С3+. Возможность перевозить ШФЛУ в составе сжиженного природного газа выступает не только в пользу потребителя, но также решает и проблемы производителя по транспортировке ШФЛУ с газового месторождения.

Сжиженный природный газ представляет собой безопасный, экологически чистый вид топлива с высокими энергетическими характеристиками и октановым числом. Цена СПГ по стоимости у потребителя ниже цены сжиженного нефтяного газа, мазута и тем более дизельного топлива.

lngas.ru

Сжиженный газ — ТеплоВики - энциклопедия отопления

Материал из ТеплоВики - энциклопедия отоплении

Макет цистерны для транспортировки сжиженного газа по железной дороге

Транспортировка сжиженного газа автомобилем

Сжиженный природный газ (СПГ) - отделенный от природного газа, сжиженный при охлаждении или под давлением для облегчения хранения или транспортировки. Газ обращается в жидкость при температуре окружающей среды ниже 20 градусов и/или при давлении выше 100 кПа. Состоит в основном из тяжелых газов пропана и бутана.

Производство сжиженного газа

Сжиженный природный газ

Температура сжиженного газа

Химический состав СПГ

Сжиженный природный газ представляет собой смесь

Метан является самым главным компонентом, обычно, хотя и не всегда, более чем на 85% по объему.

Плотность сжиженного газа

Другим следствием этих фактов является то, что СПГ имеет меньшую плотность, чем вода, что позволяет ему находиться на поверхности в случае разлива и вернуться к парообразному состоянию достаточно быстро.

Другие свойства СПГ

Сжиженный природный газ не имеет запаха, бесцветный, не вызывает коррозии, не горюч и не токсичен. СПГ хранится и транспортируется при сверхнизких температурах при атмосферном давлении (отсутствие высоких давлений). При воздействии на окружающую среду СПГ быстро испаряется, не оставляя следов на воде или почве.

В своей жидкой форме сжиженный природный газ не имеет способность взрываться или воспламеняться. При испарении природный газ может воспламениться в случае контакта с источником горения, и если концентрация испарений в воздухе будет составлять от 5 до 15 %. Если концентрация паров газа менее 5 процентов, то для начала возгорания испарений недостаточно, а если более 15 процентов, то в окружающей среде будет нехватка кислорода.

Сжиженный нефтяной газ

Судно для транспортировки сжиженного газа

Сжиженный нефтяной газ, (СНГ, по-английски – Liquified Petroleum Gas, LPG) – это смесь двух газов. В обиходе ее называют кратко: пропан. Пропан-бутан получают из нефти и сконденсированных нефтяных попутных газов. Чтобы эта смесь оставалась жидкой, ее хранят и перевозят под давлением в 1,6 МПа (16 атмосфер). В топливной смеси бутан выступает как топливо, а пропан создаёт давление. Газовая смесь пропан-бутан в 2 раза тяжелее воздуха. По сути, газ не имеет запаха, поэтому в его состав добавляется специальное пахучее вещество (одорант) – этил-меркоптал. Антидетационное октановое число у газовой смеси пропан-бутан составляет 110 единиц – в этом её преимущество перед бензином, максимальное октановое число у которого – 98 единиц.

Для потребителей пропан-бутан является отличным топливом в местах, где не подведен природный газ (метан).

Свойства сжиженного нефтяного газа

Процентное соотношение пропана и бутана в смеси регулируется государством и зависит от климатических условий. Например, в зимний период количество пропана должно быть не менее 70-80 % , тогда как летом – всего 40%.

Одним из наиболее важных свойств пропана и бутана, является образование (при наличии свободной поверхности над жидкой фазой) двухфазной системы «жидкость-пар». Система «жидкость-пар» образуется вследствие возникновения давления насыщенного пара, т.е. давления пара в присутствии жидкой фазы в баллоне. В процессе наполнения баллона первые порции сжиженного газа быстро испаряются и заполняют весь его объем, создавая в нем определенное давление. При уменьшении давления газ мгновенно испаряется. Испарение сжиженного газа в баллоне продолжается до тех пор, пока образовавшиеся пары сжиженного газа не достигнут насыщения.

Это свойство пропана и бутана позволяет хранить газ в небольших объёмах, что очень важно.

Рассмотрим пример: давление насыщенного пара бутана составляет 0,1 МПа при 0°С и 0,17 МПа при 15°С, а давление насыщенного пара пропана при этих же температурах 0,59 и 0,9 МПа соответственно. Это различие приводит к значительной разнице в давлении смеси при изменении пропорции пропана и бутана. Давление растет при увеличении температуры, что приводит к большим изменениям объема сжиженного газа, находящегося в жидком состоянии. Следовательно, если сжиженный газ в жидком состоянии полностью заполняет баллон и температура продолжает увеличиваться, то давление будет быстро расти, что может привести к разрушению баллона.

Применение

После доставки потребителю сжиженный газ используется в качестве энергоносителя для тех же целей, что и обычный природный газ. Основные области применения СПГ это производство тепла и электричества, использование в качестве топлива для машин и оборудования и в бытовых нуждах. Ниже представлен более широкий список:

Газификация коммунальных и промышленных объектов, удаленных от магистральных или распределительных трубопроводов;
Создание топливного резерва у потребителя для покрытия нагрузок в пиковый период;
Применение сжиженного газа на различных видах транспорта в качестве моторного топлива;
Получение тепловой и электроэнергии, а также промышленного холода;
Сжиженный газ как сырье для использования в химической промышленности;

Следует отметить, что вышеуказанные области применения сжиженного газа могут совмещаться между собой. Так, доставляемый судами-газовозами на регазификационный терминал сжиженного газа может быть использован для поставки его на удаленные объекты в качестве топлива для транспорта и создания резерва топлива на период больших нагрузок в магистральных и газораспределительных сетях.

На мировых рынках широкое использование сжиженного природного газа прежде всего обусловлено тем, что, по ценам, сжиженного газа либо находится в одной ценовой категории с жидкими видами топлива (углеводородными), либо дешевле их. Вдобавок к этому, топливо СПГ более экологически чистое.

Использование СПГ в качестве энергоносителя решает следующие задачи:

Газификация удаленных объектов
Сокращение издержек, связанных с газификацией, вследствие отказа от разработки, сооружения и обслуживания некоторой части объектов газоснабжения (межпоселковых распределительных газопроводов, газопроводов-отводов)
Снижение количества выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду при замене, например, каменного угля или мазута природным газом
Снижение затрат на энергоносители
Комплексное получение тепловой и электроэнергии;

Сжиженный газ — экологический вид топлива

Использование сжиженного газа для двигателя автомобиля

Имея хорошие энергетические характеристики и высокое октановое число, сжиженный газ используется не для одной лишь газификации населенных пунктов и объектов промышленности, но и как моторное топливо на различных видах транспорта.

Физико-химические, энергетические и экологические свойства природного газа делают его довольно перспективным видом топлива, использование которого может дать ощутимый положительный эффект в некоторых вопросах. Экологическая безопасность и топливная экономичность двигателей, работающих на природном газе, снижение износа деталей газового двигателя, уменьшение расхода масла — вот характерные особенности.

Применение сжиженного газа на транспорте преследует следующие цели:

Экономию денежных средств на покупку топлива, так как цена эквивалентного количества сжиженного газа ниже, чем бензина или дизельного топлива
Обеспечение в перспективе устойчивого топливоснабжения (учитывая динамику изменения объемов нефтегазодобычи, сравнительный анализ запасов нефти и газа, прогнозы истощения месторождений).

См.также

Литература

Источники

ru.teplowiki.org

Сжиженный метан: СПГ как моторное топливо

Потенциальные возможности использования сжиженного метана в качестве топлива для различных транспортных средств очень велики. Даже без учета перспективного развития транспортных средств можно утверждать, что на сжиженных природном и нефтяном газах как на основном топливе могут работать двигатели легковых и грузовых автомобилей, автобусов, двигатели железнодорожных локомотивов, машины океанских судов и судов внутренних линий.

При использовании СПГ уменьшаются затраты на профилактический осмотр и ремонт двигателей подвижного транспорта, что положительно сказывается как на экономии средств от ремонта, так и на большей длительности безремонтного пробега автотранспортных средств. Кроме того, снижается степень загрязнения воздуха выхлопными газами.

Наиболее эффективно сжиженный метан в качестве горючего применять на железнодорожном транспорте (локомотивы с газотурбинными двигателями, имеющие высокий коэффициент использования).

В качестве топлива сжиженный природный газ используется непосредственно на СПГ-танкерах, на которых перевозятся большие объемы СПГ в отдаленные уголки земного шара. Большой интерес представляет использование паров сжиженного газа из метановых резервуаров в качестве топлива для метановозов.

Сжиженный метан – топливо, которое может применятся на большинстве видах транспорта: как для грузовых автомашин и автобусов, так и для сверхзвуковых самолетов, для водного и железнодорожного транспорта. Стоит отметить, что использование сжиженного метана в качества моторного топлива более эффективно в сравнении со сжиженным нефтяным газом (СНГ) и бензином. Как известно, двигатели, работающие на бензине, сильно загрязняют воздух. Благодаря своему химическому составу СПГ является эффективным топливом, значительно меньше загрязняющим атмосферу.

Одной из наиболее интересных проблем, разрабатываемых в газовой промышленности, является использование сжиженного метана в качество топлива для авиационных двигателей. Сжиженный метан считается лучшим реактивным топливом. Использование его в качестве реактивного топлива приводит к увеличения полезной нагрузки самолета, повышению скорости и снижению эксплуатационных затрат.

Имея наивысшую теплотворную способность среди природных углеводородов, метан позволяет улучшить показатель удельного расхода топлива примерно на 13%.

Однако, СПГ имеет следующий недостаток: он быстро образует пар при сжигании, так как закипает при температуре около –162°С. С другой стороны, он обладает значительными преимуществами:

труднее всего воспламеняется в сравнимых условиях;
значительно легче воздуха при температуре окружающей среды;
дает больший охлаждающий эффект;
не является токсичным; предохраняет топливную систему от коррозии и загрязнений;
горит с менее разрушительным пламенем, чем реактивное топливо;
не образует воспламеняющейся смеси в резервуаре, если хранить в парообразном состоянии.

Сжиженный метан значительно превосходит реактивное топливо. Он не выделяет дыма при сжигании и его можно использовать для охлаждения греющихся металлических частей выхлопной системы, являющихся первичными источниками инфракрасной радиации. И, наконец, при применении метана увеличивается срок службы оборудования самолета.

Как известно, при сжигании СПГ выделяется на 15% больше тепла в расчете на 1 кг веса по сравнению с авиационным керосином. Таким образом, даже при идентичном типе двигателя и том же тепловом к.п.д. удельный расход топлива улучшается на 16%, если в качестве топлива используется сжиженный метан.

Проведенные эксперименты с сотнями газотурбинных двигателей авиационного типа, работавших на природном газе, доказали, что в данном случае происходит более чистое сгорание топлива и более равномерное распределение тепла. Только за счет этого можно повыситьтемпературу газового потока на 110-176°С без увеличения температуры деталей турбины, которая определяет ресурсы самого двигателя и вспомогательных систем.

Если в качестве топлива используется сжиженный природный газ, то только за счет его возможности охлаждать металлические части двигателя можно добиться значительных преимуществ в технической характеристике и эксплуатационных качествах газотурбинных двигателей, что характерно для ракетных двигателей, сжигающих жидкий кислород и жидкий водород. Хладопроизводительность СПГ в 6 раз выше хладопроизводительности керосина.

Положительным свойством СПГ является не только то, что он находится в топливном баке при очень низкой температуре (около –160°С), но также и то, что этот вид топлива представляет собой очень стабильное соединение, которое может нагреваться до температуры 650°С. Только после этого происходит его частичный распад. Реактивнее же топливо не может нагреваться без разложения до температуры выше 250°С.

При охлаждении камеры сгорания газотурбинного двигателя и лопаток турбины сжиженным природным газом температуру газа, поступающего в турбину, можно повысить с 1093°С до 1927°С. Соотношение горючего и воздуха в смеси может приближаться к стехиометрической величине, теоретически равной около 2500°С.

Двигатели вертолетов, охлаждаемые топливом и сконструированные специально с целью максимального использования всех преимуществ исключительно высокого уровня температуры и значительно более высокие степени сжатия, могут обеспечить к.п.д. свыше 35%. В связи с этим удельный расход топлива уменьшается на 30-50%.

Уменьшение удельного расхода топлива является наиболее важным преимуществом двигателя вертолета, работающего на сжиженном природном газе. Другое важное преимущество заключается в сокращении удельного расхода воздуха двигателем примерно на 30-40%. Следовательно, существует возможность уменьшить размер двигателя при той же мощности.

Как известно, половина шумовой энергии вертолета образуется в результате выхлопа. При переходе на СПГ в качестве топлива значительно сокращается шум двигателя в результате уменьшения силы выхлопа отработанных газов. Таким образом, даже при увеличении мощности двигателя производимый им шум будет меньше.

Хотя теплосодержание СПГ на 15% выше, чем авиационного керосина в расчете на единицу веса, плотность сжиженного газа (424 г/л) значительно ниже плотности керосина (780 г/л). Теплосодержание СПГ на единицу объема фактически на 40% ниже по сравнению с теплосодержанием авиационного керосина. Это значит, что с увеличением теплового к.п.д. уменьшается вес горючего, хранимого на борту самолета, а объем баков остается почти тот же.

Сжиженный природный газ в отличие от авиационного керосина не имеет запаха и не токсичен.

При замене реактивного топлива сжиженным природным газом в выхлопных газах не содержится ни сажи, ни серосоединений. Значительно уменьшается также содержание окиси углерода. При работе двигателя на СПГ выхлопные газы практически не содержат олефиновых углеводородов, которые под действием солнечного света соединяются с окислами азота и образуют наиболее неприятную по запаху и вредную для здоровья часть выхлопных газов.

Таким образом, в отличие от других видов топлива сжиженный природный газ является дешевым и удобным в употреблении топливом,. гарантирующим повышение эксплуатационных качеств летательных аппаратов.

Источник: «Производство и использование сжиженных газов за рубежом (Обзор зарубежной литературы)» (Москва, ВНИИОЭНГ, 1974)

lngas.ru