Самый активный потребитель СПГ сегодня - это Япония. Страна закупает до 85% природного газа в сжиженном состоянии. Среди других ведущих импортеров - Южная Корея, Испания и США.
В Америке доля СПГ в общем газопотреблении составляет более 25%. В течение ближайших 20 лет потребление природного газа в США будет ежегодно расти на 1,5%. При этом собственная добыча в стране падает. К 2010 году Штаты планируют закупать около 42 млн тонн СПГ, а еще через десять лет - уже около 85 млн тонн.
Российский газовый гигант не может оставаться в стороне от открывающихся перспектив по завоеванию американского рынка и в течение нескольких лет ведет борьбу за получение на нем своей доли.
Еще в мае 2008 года дочерняя структура "Газпрома" Gazprom Marketing and Trading USA законтрактовала 100% мощностей проектируемого терминала по приему СПГ Rabaska в Канаде для поставок газа, производимого в рамках осуществления штокмановского проекта. Через канадскую границу можно будет осуществлять поставки непосредственно в США. Участие компании в регазификационном терминале Rabaska стало первыми крупными инвестициями "Газпрома" в Америке.
В ближайшее время инвестициям в проекты СПГ, по оценкам специалистов, может помешать глобальный экономический кризис. Аналитики британской компании Wood Mackenzie, занимающейся исследованиями и консультированием в области энергетики, считают, что мировое предложение газа в сжиженном виде будет в течение будущих двух-трех лет превышать спрос на него. Увеличение производства СПГ за счет запуска проектов в России и Катаре в сочетании с экономическим кризисом только ухудшат положение на рынке. Однако уже к 2013-15 гг. ситуация в корне поменяется: мировое предложение СПГ будет снова существенно отставать от спроса на него. Независимый консультант в сфере энергетики Энди Флауэр предсказывает к 2020 году дефицит в 120 млн тонн.
Пересмотр "Газпромом" стратегии развития технологий по сжижению газа в свете таких перспектив вполне понятен и обоснован. К 2030 году, по планам компании, Россия намерена ежегодно поставлять на рынок около 90 млн тонн газа в сжиженном виде. Однако в общем объеме поставок российского голубого топлива это составит максимум 20%. Для России производство СПГ вряд ли станет полной альтернативой трубопроводной сети. Дело в том, что производство СПГ при всех его преимуществах перед газом "из трубы" - довольно дорогое и требует колоссальных затрат на инфраструктуру: необходимо строительство заводов, терминалов, танкеров-газовозов. Окупиться такие проекты могут минимум через 10-15 лет при поставках произведенного газа на дальние расстояния.
Поставлять такой газ в соседнюю Западную Европу экономически не выгодно. В то же время реализация проектов по сжижению газа могут стать прекрасной возможностью для дальнейшей экспансии "Газпрома" в мире и "захвата" новых территорий, таких как рынки Северной Америки и Азиатско-Тихоокеанского региона. Впрочем, невероятные перспективы в них видятся не только из России. Наряду с Москвой увеличивают инвестиции в производство СПГ и в Дохе, Джакарте и Куала-Лумпу
Сжиженный природный газ не токсичен, химически не активен; удельная теплота сгорания - 12 тыс. ккал/кг, а октановое число (l 05-1 07 единиц) на 13 % - 15 % выше, чем у бензина, однако он почти в 2 раза легче бензина. В продуктах его сгорания содержится в 1 О раз меньше окиси углерода и в 2 раза - окислов азота.
Для перевода из газообразного в жидкое состояние природный газ подвергается осушке и очистке и охлаждается до температуры минус 150-160°С на специальных установках и заводах, размещаемых в доступных для морских судов районах побережья. Перевозка СПГ, плотность которого в результате глубокого охлаждения увеличивается в 600-640 раз, осуществляется на специально оборудованных танкерах -метановозах, совершающих челночные рейсы между отгрузочными терминалами и создаваемыми в портах назначения причалами для их приема, где имеются специальные установки по регазификации.
Процесс передачи сжиженного природного газа от производителя к потребителю можно разделить на четыре этапа (см. рис. 3.1):
·добыча, подготовка и транспортировка природного газа по газопроводу к заводу по его сжижению;
·обработка, сжижение ПГ, хранение и погрузка СПГ на специализированные танкеры-метановозы;
·морская транспортировка СПГ;
·разгрузка СПГ на приемном терминале, хранение, рега:зификация и поставка конечным потребителям по газопроводам.
Эти четыре этапа взаимозависимы друг от друга и составляют цепочку, неразрывно связывающую газовую скважину с конечным потребителем.
Завод по сжижению природного газа представляет собой крупный промышленный комплекс, состоящий из установок подготовки и сжижения природного газа, резервуаров хранения, оборудования для загрузки на танкеры, причала и целого ряда вспомогательных хозяйств, призванных удовлетворять потребности завода в электроэнергии и воде для охлаждения.
Преобразование природного газа в жидкое состояние осуществляется в несколько этапов. Сначала удаляются все примеси - прежде всего двуокись углерода, а иногда и минимальные остатки соединений серы. Затем извлекается вода, которая в противном случае может превратиться в ледяные кристаллы и закупорить установку сжижения.
Следующий этап - удаление большинства тяжелых углеводородов, после чего остаются главным образом метан и этан. Затем газ постепенно охлаждается, обычно с помощью двухцикличного процесса охлаждения, до тех пор, пока его температура не достигнет приблизительно минус 160 градусов С. Тогда он и становится жидкостью при атмосферном давлении.
Сжижение природного газа возможно лишь при охлаждении его ниже критической температуры. При более высоких температурах газ не может быть превращен в жидкость ни при каком давлении. Для сжижения природного газа при температуре, равной критической (Т = Т кр), давление его должно быть равным или больше критического, т. е. Р > Ркт. При сжижении природного газа под давлением ниже критического (Р < Ркт) температура газа должна быть ниже критической.
Для сжижения природного газа могут быть использованы как принципы внутреннего охлаждения, когда природный газ сам выступает в роли рабочего тела, так и принципы внешнего охлаждения, когда для охлаждения и конденсации природного газа используются вспомогательные криогенные газы с более низкой температурой кипения (например кислород, азот, гелий). В последнем случае теплообмен между природным газом и вспомогательным криогенным газом происходит через теплообменную поверхность.
При промышленном производстве СПГ наиболее эффективными являются циклы сжижения с использованием внешней холодильной установки (принципы внешнего охлаждения), работающей на углеводородах или азоте, при этом сжижается почти весь природный газ. Широкое распространение получили циклы на смесях хладагентов, где чаще других используется однопоточный каскадный цикл, у которого удельный расход энергии составляет 0,55-0,6 кВт' ч/кг СПГ.
В установках сжижения небольшой производительности в качестве холодильного агента используется ожижаемый природный газ, в этом случае применяют более простые циклы: с дросселированием, детандером, вихревой трубой и др. В таких установках коэффициент сжижения составляет 5-20 %, а природный газ необходимо предварительно сжимать в компрессоре.
Сжижение природного газа на основе внутреннего охлаждения может достигаться следующими способами:
·изоэнтальпийным расширением сжатого газа (энтальпия i = const), т. е. дросселированием (использование эффекта Джо- уля- Томсона); при дросселировании поток газа не производит какой либо работы;
·изоэнтропийным расширением сжатого газа (энтропия S-const) с отдачей внешней работы; при этом получают дополнительное количество холода, помимо обусловленного эффектом Джоуля- Томсона, так как работа расширения газа совершается за счет его внутренней энергии.
Как правило, изоэнтальпийное расширение сжатого газа используется только в аппаратах сжижения малой и средней производительности, в которых можно пренебречь некоторым перерасходом энергии. Изоэнтропийное расширение сжатого газа используется в аппаратах большой производительности (в промышленных масштабах).
Сжижение природного газа на основе внешнего охлаждения может достигаться следующими способами:
·использованием криогенераторов Стирлинга, Вюлемье-Такониса и т.д; рабочими телами данных криогенераторов является, как правило, гелий и водород, что позволяет при совершении замкнутого термодинамического цикла достигать температуры на стенке теплообменника ниже температуры кипения природного газа;
·использованием криогенных жидкостей с температурой кипения ниже, чем у природного газа, например жидкого азота, кислорода и т. д.;
·использованием каскадного цикла с помощью различных холодильных агентов (пропана, аммиака, метана и т. д.); при каскадном цикле газ легко поддающийся сжижению путем компримирования, при испарении создает холод, необходимый для понижения температуры другого трудносжижаемого газа.
После сжижения спг помещается в специально изолированные
огромные резервуары хранения, а затем загружается в танкеры-газовозы для транспортировки. За это время транспортировки небольшая часть СПГ неизменно «выпаривается» и может использоваться в качестве топлива для двигателей танкера. На газовозах возможно использование в качестве топлива как метана, так и мазута. По достижении терминала потребителя сжиженный газ разгружается и помещается в резервуары хранения.
Прежде чем пустить спг в употребление, его вновь приводят в газообразное состояние на станции регазификации. После регазификации природный газ используется так же, как и газ, транспортируемый по газопроводам.