Получение сжиженного приодного газа на газораспределительной станции (малотоннажное производство СПГ)

Расчетный коэффициент ожижения природного газа составляет 40%. Расчетные удельные затраты электроэнергии – 870 кВт·ч/т СПГ.К недостаткам данной схемы можно отнести большие энергозатраты при сравнительно невысоком коэфициенте ожижения, зависимость работы комплекса от работы ГРС и сезонного потребления газа. Также к технологическим недостаткам данного завода можно отнести необходимость дросселирования газа с давления в магистральном газопроводе до давления всаса компрессора. СПГ с данного завода экспортируется автомобильным транспортом промышленным и коммунально-бытовым потребителям Польши, не подключенным к газотранспортной сети. По аналогичной схеме работает запущенный в 2016 году комплекс в г. Пскове. Технологические отличия заключаются лишь в блоке подготовки газа. Здесь основными направлениями поставок СПГ станет Северо-Западный регион России и экспорт в Европу. Особенно перспективным считается рынок газомоторного топлива, как внутри России, так и по всему миру. В частности, благодаря построенному заводу СПГ в Пскове газ из России будет впервые использован в качестве топлива для морских судов. Газпром экспорт и EestiGaas в мае 2016 году подписали соглашение о намерениях по сотрудничеству в сфере поставок СПГ, производимого на заводе, на рынок Эстонии. Таким образом, с февраля 2017 году эстонская компания Tallink будет заправлять свой новый пассажирский паром Megastar СПГ из Пскова.Установки дроссельного цикла с вихревой трубойНедостатки простого дроссельного цикла создали предпосылки для перехода к качественно новому этапу создания типовых установок сжижения, специально оптимизированных для работы в условиях ГРС в широком диапазоне их технических характеристик и технологических параметров, первый образец которой спроектирован и смонтирован на ГРС «Выборг» специалистами ОАО «СИГМА-Газ» в 2005 году. (рисунок 5). Рисунок 5 - Технологическая схема установки сжижения на ГРС «Выборг»: В1, В2 – вымораживатели; Вихр. – вихревая труба.Установка работает за счет перепада давления, имеющегося на ГРС, с применением вихревой трубы для дополнительного охлаждения сжижаемого газа без использования внешних источников энергии. Принцип работы вихревой трубы базируется на вихревом эффекте. Сущность вихревого эффекта заключается в снижении температуры в центральных слоях закрученного потока газа (свободного вихря) и повышении температуры периферийных слоев. При соответствующей конструкции устройства вихрь газа удается разделить на два потока: с пониженной и повышенной температурами.Газ из магистрального трубопровода поступает в вымораживатель, где одновременно с охлаждением происходит его очистка от углекислого газа и осушка. Вымораживатели В1 и В2 работают поочередно. После этого газ поступает в вихревую трубу, где расширяется и охлаждается. Парожидкостная смесь разделяется на СПГ и газ, направляемый обратным потоком в распределительный трубопровод. Технологический поток, расширенный в вихревой трубе, соединяется с обратным потоком на входе в вымораживатель. Коэффициент сжижения по схеме с вихревой трубой незначительно возрастает по сравнению с циклами с простым дросселированием и составляет по расчетам около 4%. Электроэнергия на такой установке расходуется только для средств контроля и автоматики и хозяйственных нужд. Главным недостатком схем с применением вихревой трубы является необходимость экспериментального определения параметров ее работы в каждом конкретном случае. Следует также отметить, что для правильной работы вихревой трубы необходима четкая настройка контрольно-измерительной аппаратуры и стабильность давления сырьевого потока. К тому же применение попеременно работающих вымораживателей приводит к нестабильности работы всей установки, а также к непрогнозируемому качеству товарного продукта. Кроме того, использовать такие установки целесообразно только на станциях с большим расходом и высоким давлением поступающего газа.Установки с дроссельно-детандерным цикломАвторским коллективом ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» была разработана технология малотоннажного производства СПГ на ГРС (рисунок 6). По сути, комплекс представляет собой энерго-эффективную ГРС, производящую два продукта для объектов газопотребления: СПГ и обычный сетевой природный газ.Рисунок 6 - Технологическая схема установки сжижения на ГРС-4 в Екатеринбурге: ТО1, ТО2, ТО3 – теплообменники; Др – дроссель; К – компрессор; Д – детандерВ январе 2013 года комплекс производства СПГ на ГРС-4 Екатеринбурга был запущен в опытно-промышленную эксплуатацию.Комплекс работает в следующем порядке. Природный газ высокого давления, поступающий из ГРС на вход комплекса, разделяют на два потока. Первый поток пропускают на блок очистки и осушки, второй служит для утилизации тепла от агрегатов комплекса. Осушенный и очищенный газ подвергают сжатию с помощью компрессора, который приводится в действие крутящим моментом, полученным в турбодетандере. Связанные единым валом и размещенные в одном корпусе компрессор и детандер образуют детандеркомпрессорный агрегат.Далее сжатый газ охлаждают в теплообменнике ТО1, нагревая газ линии утилизации тепла.После теплообменника ТО1 газ разделяют на две линии: технологический поток (для выработки холода) и продукционный поток (для сжижения природного газа). Технологический поток через теплообменник ТО2 направляется в детандер, приводит во вращение турбину детандера. Далее холодный поток с выхода детандера добавляют в обратный поток паров из сепаратора. Полученную смесь подают противотоком в основной теплообменник ТО2 для охлаждения продукционного потока. Очищенный продукционный поток пропускают через теплообменники, где сжатый газ охлаждается обратным потоком несжиженной части газа продукционного потока из сепаратора, смешанного с холодным потоком из детандера. Затем продукционный поток пропускают через дроссель, после которого продукт попадает в емкость в виде парожидкостной смеси. Здесь жидкость (СПГ) отделяют от холодных паров, которые сбрасывают через теплообменники в распределительный трубопровод.Не считая затрат электроэнергии, используемой для систем контроля и автоматики, привода смазочного насоса турбодетандера, а также для освещения, отопления и кондиционирования, систем охранной и пожарной сигнализации, криогенного насоса для отгрузки СПГ и прочих вспомогательных систем, комплекс не расходует энергии извне на сжижение природного газа. Однако коэффициент ожижения невелик и составляет 11%. Основным недостатком данной схемы является расположение детандера в прямом потоке газа, что влечет за собой ограничение по степени ожижения. Расчетные показатели работы малотоннажных производств СПГ РоссииТаблица 1Тип схемыОбъектыреализацииМощность, т/чКоэффициент ожижения, %Удельные энерго- затраты, кВт·ч/т СПГДроссельный циклГРС«Никольская»0,1210Дроссельный цикл высокого давленияАГНКС,г. Первоуральск0,847590АГНКС, г. Кингисепп140870ГРС-1, Калининград2х1,5КСПГ, г. Псков2х1,5Цикл с вихревой трубойГРС «Выборг»0,5410Дроссельно-эжекторныйциклАГНКС-8 «Петродворец»148360АГНКС-500 «Развилка»1,5Дроссельно-де- тандерный циклГРС-4, Екатеринбур31110Азотный циклУСПГ Пермский край1,599840ЗаключениеБыло рассмотрено получение сжиженного природного газа на газораспределительных станциях с помощью установок, работающих по дроссельному циклу, с дроссельным циклом высокого давления с предварительным фреоновым охлаждением на АГНКС и ГРС, с установками дроссельного цикла с вихревой трубой, с установками с дроссельно-детандерным циклом.Также, хотелось бы отметить, что развитие малотоннажного производства СПГ в России имеет большое значение как в социальном, так и в значительной степени, в экономическом плане. Создание инфраструктуры производства и потребления СПГ должно базироваться на комплексном учете многих факторов, на основе выбора рациональной производительности, техники и технологии производства СПГ, с учетом сырья для получения СПГ и выбора энергосберегающей технологии подготовки и сжижения газа (в настоящее время энергозатраты при производстве СПГ составляют около 45–50%). Это позволит повысить энергоэффективность производства и снизить себестоимость сжиженного природного газа, что, в свою очередь, будет способствовать поднятию жизненного уровня населения и оздоровлению экологии.Список литературы