Газохимия Лекция № 3 Транспортировка газов Лектор – к.т.н., доцент кафедры ХТТ Юрьев Е.М. Литература 1. Лапидус, Альберт Львович. Газохимия : учебное пособие / А. Л. Лапидус, И. А. Голубева, Ф. Г. Жагфаров. — М. : ЦентрЛитНефтеГаз, 2008. — 447 с. Транспортировка газов Способы: - В сжиженном виде (СПГ, СУГ); - Трубопроводный транспорт; - Транспортировка в виде синтетических жидких топлив. Трубопроводный транспорт: - В мире более 1 млн. км. магистральных газопроводов; - В России – ок. 150 тыс. км магистральных газопроводов, с учетом распред.сетей – более 1,5 млн. км; - Малоэффективен – в 6-7 раз дороже, чем транспортировка нефти с той же энерг. ценностью (1 км магистр.ГП – 1млн. $): каждые 200 км д.б. ДКС, больший диаметр трубы – больше расход «металла»; - Транспортировка газов на расстояния свыше 5 тыс. км – нерентабельна (3 крупнейшие ГТС мира: европейская+российская, североамериканская, ближневосточно-среднеазиатская), поэтому: - Небольшие регионы «довольствуются» локальными ГТС; - Большинство мелких месторождений не введены в полную промышленную эксплуатацию. Трубопроводный транспорт Трубопроводный транспорт ОАО «Газпром» (2010 г.): - 160,4 тыс. км магистральных ГП (26 % выработали нормативный срок, 57% эксплуатируются 10-30 лет); - 268 КС – 4050 агрегатов – 42 ГВт – 9% электроэнергии России; - 25 объекта подземного хранения газа; - 6 комплексов по переработке газа и газового конденсата; - Более 3400 газораспределительных станций; - Пропускная способность – 600 млрд. м3 в год; - Средняя дальность поставки газа: на экспорт – более 4 тыс. км, в России – 2,5 тыс. км. Магистральные газопроводы России Газотранспортная система России 1940-50-ые гг.: - строительство локальных ГП для газификации отдельных районов страны (в основном, РСФСР и УССР); 1960-70-ые гг.: - ставится вопрос о соединении локальных систем в единую, производится подключение среднеазиатских газоносных регионов; 1980-ые гг.: - работы по кольцеванию трубопроводов, создание единой системы транспорта газа, организация экспорта газа, расширение городских газовых сетей. Газотранспортная система Европы Основные экспортные ГП: - Уренгой — Помары — Ужгород (4451 км, 32 млрд.м3/г, 1420 мм, 42 КС); «СОЮЗ» (Оренбург — Ужгород – [Польша]) (2750 км, 26 млрд.м3/г, 1400 мм, 7,5 МПа); - «Ямал-Европа» (Беларусь, Польша) (4196 км, 33 млрд.м3/г, 1420 мм, 31 КС); - «Северный поток» (Выборг – [Балтийское море] – Грайфсвальд) (2 нитки, 1224 км, 55 млрд.м3/г, 1220 мм, 1 КС, 22 МПа); - «Голубой поток» (Изобильный – [Черное море] – Анкара) (1213 км, до 16-32 млрд.м3/г, 610-1400 мм, 25 МПа); - «Южный поток» (Анапа – [Черное море] – Варна) (900 км, до 63 млрд.м3/г); Газотранспортная система Европы 140 тыс.км (1,2 млн.км) – Германия, Великобритания, Италия. В перспективе новые ГП из России, Северной Африки, Норвегии, Великобритании, Нидерландов Трубопроводный транспорт Периодические повторяющиеся элементы: компрессорная станция – участок газопровода (больший напор) (меньший напор) Расстояние между КС – 100-200 км. Газ при транспортировке теряет потенциальную энергию на: - Трение между слоями газа; - Трение газа о стенки трубы. Газопроводы рассчитаны на max-давление 64, 75 атм (в перспективе, 100-120 атм). На КС газ: сжимается до 55-120 атм, охлаждается. Газораспределительная станция (ГРС) ← МГП → Подземное хранилище газа (ПХГ) Газораспределительная станция Основные функции: - Редуцирование давления (дросселирование); - Дополнительная очистка; - Сбор конденсата; - Подогрев газа; - Одоризация; - Регулирование, распределение и учет газа, отпускаемого потребителям. Давление снижается от входного (4-7 МПа) до 0,03-0,1 МПа, число ступеней – 1-3. Виды ГРС - станции на ответвлении МГП (к нас.п. или пром.объекту), 5-500 тыс. м3/ч; - промысловая ГРС для подготовки газа (очистка); - контрольно-распределительные пункты на ответвлениях от МГП к пром. или с/х объектам, для питания кольцевой системы ГП вокруг города, 2-12 тыс. м3/ч; - автоматическая ГРС для снабжения посёлков на ответвлениях от МГП, 1-3 тыс. м3/ч; - газорегуляторные пункты (ГРП), 1-30 тыс. м3/ч для снижения давления до заданного уровня в городских ГС высокого и среднего давления; - газорегуляторные установки для питания ГС или целиком объектов с расходом газа до 1,5 тыс. м3/ч. Подземные газохранилища Основные функции: - Длительное (в т.ч. резервное) или краткосрочное хранение газа; - Сезонное хранение газа (летом потребление меньше, зимой - больше); - Хранение на случай ЧС (например, аномально холодные зимы); - Хранение на случай «перебоев» с экспортом; - Обеспечение надежности потребления в случае аварийных ситуаций; Расположение: - истощенные газовые и нефтяные месторождения; - подземные водоносные пласты; - соляные каверны; - твердые горные породы; - отработанные шахты. В Европе – 130 шт. Система ПХГ России может обеспечить 15 % внутреннего рынка, 12 % экспорта. Всего: 22 ПХГ, общий объем – 100 млрд м3, суточная производительность – 650 млн.м3. Транспортировка СПГ Свойства: - жидкость без запаха и цвета; - относительная плотность – ок. 0,5; - Не токсичен; - Температура кипения (−158)-(−163) °C. - Теплотворная способность - 33 500 кДж/м3 (50 000 кДж/кг); - сам по себе, не горит, не воспламеняется и не взрывается; - При температуре окружающей среды быстро испаряется и растворяется в воздухе; Состав: 95 % - метан; 5 % - этан+пропан+бутан+азот. Транспортировка СПГ Предпосылки: - Увеличение доли ПГ в мировом балансе энергоресурсов; - Дороговизна строительства новых ГП и ГРС в отдельно взятых регионах – отдаленных, труднодоступных, находящихся в условиях сурового климата (например, из Ямала в СевероЗападный ФО – не менее 12 млрд. $). Недостатки: - Дороговизна; - Сложность/технологичность; - Требования к транспортным средствам. Способ получения: - (Сжатие в 500-650 раз) + (охлаждение до (-162)-(-100) °С) – в 10-30 ступеней – затраты энергии ок. 25 % содержащейся в газе; Транспортировка СПГ Транспорт СПГ (постадийно): 1. Очистка, осушка и фракционирование газа; 2. Сжижение (в несколько ступеней); 3. Загрузка в танкеры. 4. Транспортировка на газовозах в танках/криоцистернах (принцип – сосуд Дьюара); 5. Регазификация - испарение в отсутствие воздуха; 6. Транспортировка по ГП конечным потребителям. Транспортировка СПГ Цифры и факты (2002 г.): - Общемировые мощности производства СПГ – 135 млн.т/г; - 17 экспортных терминалов, 70 производственных линий; - 140 танкеров (каждый втрое дороже нефтяных танкеров аналогичного тоннажа, 140 тыс.м3 ≈ 180 млн. $); Транспортировка СПГ Цифры и факты (2002 г.): - Потребление установкой СПГ газа на собственные нужды – ок. 140 млрд. м3 Статья затрат Стоимость, $/т СПГ Удельные капиталовложения на установку сжижения 180-220 в год Себестоимость получения СПГ 250-400 Затраты на транспортировку танкером 40-83 на 1000 км Затраты на транспортировку наземным транспортом 50 на 1000 км Россия Действующий: – терминал СПГ вблизи г. Корсаков (о. Сахалин) – 9,6 млн. т в год (2006 г.). Планируемые: - «Владивосток-СПГ» - 10 млн. т в год; - д. Териберка – газ со Штокмановского месторождения; - Балтийский СПГ; - Завод СПГ на Ямале. Транспортировка СЖТ Предпосылки: - Дороговизна строительства новых ГП и ГРС в отдельно взятых регионах – отдаленных, труднодоступных, находящихся в условиях сурового климата (недра арктических морей, континентальный шельф); - Отсутствие возможности транспорта СПГ газовозами или строительства заводов СПГ; - Получение потребителем более ценного и востребованного продукта. Суть «технологии»: - Химическая переработка природного газа в смесь жидких УВ в районах добычи; - Транспортировка танкерами, трубопроводами малого диаметра, Ж/Д транспортом (гибкая и экономичная схема); Транспортировка СЖТ Основной критерий применимости данного метода транспортировки энергии ПГ – экономическое преимущество над другими способами транспортировки. Монетизация запасов – превращение запасов УВ в востребованный потребителем продукт. Собирательное название GTL-технологии (gas-to-liquid, газ-вжидкость): - До середины 90-х гг. 20 в. – только технологии получения экологически ультрачистых компонентов дизельного и бензинового топлив; - Сегодня – способ утилизации ПГ и ПНГ труднодоступных месторождений при отсутствии транспортной структуры; Повсеместное внедрение GTL-технологий может серьезно изменить баланс между газом и нефтью как источниками химических продуктов. Транспортировка СЖТ Возможная номенклатура продукции: - Синтез-газ (CO+H2) – конверсия ПГ; - Метанол; - Жидкие УВ (компоненты бензиновой и дизельной фракций) – непосредственно, СЖТ (СЖУ) - синтез Фишера-Тропша; - Диметиловый эфир; - Этилен и др. Страны – наиболее активные «операторы» технологии СЖТ: - Тринидад, Австралия (метанол); - ЮАР, Малайзия (СЖУ); - Катар, Нигерия (СЖУ, строится). Транспортировка СЖТ