Научная статья на тему 'Низкотемпературная очистка природного газа при малотоннажном производстве сжиженного природного газа'

Низкотемпературная очистка природного газа при малотоннажном производстве сжиженного природного газа Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
2154
680
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
сжиженный природный газ / низкотемпературная очистка / малотоннажное производство / газомоторное топливо / gas fuel. / liquefied natural gas / low-temperature purification / small-scale production

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Горбачев Станислав Прокофьевич, Медведков Илья Сергеевич

Сжиженный природный газ (СПГ), используемый в качестве газомоторного топлива, должен соответствовать высоким требованиям к его качеству. В частности, в процессе эксплуатации должна быть исключена кристаллизация высококипящих компонентов (в первую очередь диоксида углерода), которые могут забивать оборудование при производстве, перекачке, хранении и регазификации СПГ. Применение существующих высокотемпературных способов очистки приводит к удорожанию продукта. Поэтому предлагается использовать низкотемпературные процессы очистки в процессе сжижения, которые позволяют получить СПГ с низким содержанием высококипящих компонентов (углеводороды С2+, диоксид углерода, метанол и др.) и содержанием метана свыше 99 %. При этом часть СПГ с высоким содержанием высококипящих компонентов выводится из установки на утилизацию, что приводит к некоторому снижению производительности установки. Например, при уменьшении содержания диоксида углерода от 0,5 % в исходном газе до 0,005 % в СПГ снижение производительности установки составит около 10 %. В этом случае будет наблюдаться снижение капитальных, эксплуатационных и энергетических затрат, а также снижение стоимости сжижения природного газа (на 5–10 %). Кроме того, применение низкотемпературной очистки позволит более чем на 60 % уменьшить габариты системы газоподготовки

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Горбачев Станислав Прокофьевич, Медведков Илья Сергеевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Low-temperature natural gas purification in small-scale production of liquefied natural gas

Liquefied natural gas (LNG), used as an engine fuel, must be of top quality. In particular, the crystallization of the high-boiling components (especially carbon dioxide) should be excluded in the course of gas equipment operation, as these components could soil facilities when producing, pumping, stocking and regasifying LNG. Using of the legacy high-temperature technologies of purification leads to rise in prices of a product. So, it is suggested to use for liquefaction the low-temperature purification processes, which allow to get LNG with low content of the high-boiling components (С2+ hydrocarbons, carbon dioxide, methanol, etc.) and methane percentage of 99 %. But at the same time a part of LNG with high percentage of high-boiling components is being disposed from the plant for utilization, what leads to the decrease of the plant productivity. For example, when the carbon dioxide percentage decreases from 0,5 % in the initial gas down to 0,005 % in the LNG, the plant output lessens by nearly 10 %. Concurrently capital expenditures, maintenance and power costs decrease. Finally it leads to the reduction of natural gas liquefaction cost by 5–10 %. Moreover, low-temperature purification allows to miniaturize the chief dimensions of gas conditioning systems by 60 % and more.

Текст научной работы на тему «Низкотемпературная очистка природного газа при малотоннажном производстве сжиженного природного газа»

114

Научно-технический сборник • ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ

УДК 66.074.1

С.П. Горбачев, И.С. Медведков

Низкотемпературная очистка природного газа при малотоннажном производстве сжиженного природного газа

Ключевые слова:

сжиженный природный газ, низкотемпературная очистка, малотоннажное производство, газомоторное топливо.

Keywords:

liquefied natural gas,

low-temperature

purification,

small-scale

production,

gas fuel.

Согласно перечню поручений Президента РФ от 11.06.2013 г. [1] и стратегии развития ООО «Газпром газомоторное топливо» [2] - основного оператора проектов Группы Газпром, связанных с газификацией транспорта в нашей стране, - к 2020 г. на территории РФ планируется реализовывать 15 млрд м3 газа в год в качестве моторного топлива. Из них 25 % (3,8 млрд м3) предполагается реализовывать в форме сжиженного природного газа (СПГ). Применение СПГ экономически оправдано на транспорте с высокими удельными значениями потребления топлива и большими суточными пробегами (автобусах, перемещающихся на большие расстояния по фиксированным маршрутам; дальнобойных крупнотоннажных грузовиках; сельскохозяйственной технике; железнодорожном, авиатранспорте и др.). На данном этапе развития газомоторной отрасли целесообразно производить СПГ на малотоннажных установках, размещаемых на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях (АГНКС) и газораспределительных станциях (ГРС), которые отличаются низкими начальными капитальными вложениями и простотой пуска-остановки, что позволяет гибко регулировать производительность станции и подстраивать ее к динамике потребления СПГ. Внедрение малотоннажного производства СПГ на транспорте сдерживается следующими факторами:

1) высокие капитальные затраты на строительство инфраструктуры для обращения СПГ и высокие удельные энергозатраты на его производство приводят к низкой рентабельности СПГ-проектов. Поэтому необходимо снижать стоимость станций производства и потребления СПГ, увеличивать их энергоэффективность;

2) газомоторное топливо должно соответствовать высоким международным нормам качества. Для СПГ такие требования к качеству дополняются требованиями к содержанию кристаллизующихся компонентов, которые могут забивать оборудование при производстве, перекачке, хранении и регазификации СПГ.

В табл. 1 приведены составы сырьевого газа применительно к различным магистральным газопроводам. В сырьевом газе помимо центрального компонента - метана - содержатся высококипящие (ВКК, углеводороды от этана и выше) и низкокипящие компоненты (НКК, прежде всего азот).

Также в табл. 1 приведен состав СПГ марки А [3], предназначенный для двигателей с узкими пределами регулирования. Марка А должна содержать ВКК и азота менее 1 %. Содержание СО2 оговаривается особо, и его доля в СПГ не должна

Таблица 1

Состав газа в различных магистральных газопроводах

Газопровод Средний состав природного газа, % мольн.

CH4 ОД C3H8 C '-'4+ СО2 N,

Брянск - Москва 92,8 3,9 1,1 0,5 0,1 1,6

Серпухов - Санкт-Петербург 89,7 5,2 1,7 0,6 0,1 2,7

Средняя Азия - Центр 93,8 3,6 0,7 0,6 0,6 0,7

ГРС-4, Екатеринбург 97,4 0,72 0,24 0,12 0,1 1,42

Требуемые концентрации СПГ марки А согласно ГОСТ Р 56021-2014 [3] > 99,0 < 1 % 0,005 < 1 %

№ 1 (21) / 2015

Современные технологии переработки и использования газа

115

превышать 50 ppm (0,005 % мольн.). Современные технологии производства в совокупности с применяемыми технологиями предварительной подготовки газа не позволяют получить продукт требуемого качества. Кроме того, имеющиеся технологии подготовки газа при малотоннажном производстве СПГ требуют значительных капитальных вложений и эксплуатационных расходов.

Установки сжижения природного газа (УСПГ) можно классифицировать по двум основным признакам - производительности и реализуемому циклу сжижения. По производительности различают крупнотоннажные УСПГ с производительностью от 30 т/ч и выше, среднетоннажные - от 10 до 30 т/ч и малотоннажные с производительностью до 10 т/ч. По реализуемому циклу сжижения - циклы с внутренним, внешним и комбинированным охлаждением. При этом выбор цикла зависит в первую очередь от производительности установки. Так, для малотоннажных УСПГ важной становится минимизация начальных капитальных затрат, и вопрос высокой энергоэффективности отходит на второй план. Таким требованиям удовлетворяют циклы с внутренним охлаждением, где для охлаждения газа используют энергию его предварительного сжатия. В некоторых случаях в малотоннажных УСПГ используют комбинированные циклы, в которых применяется предварительное охлаждение поступающего в установку газа внешним холодильным контуром.

На рис. 1-3 представлены малотоннажные УСПГ сжижения высокого и среднего давления, размещающиеся на АГНКС и ГРС. Предварительная подготовка газа в таких установках осуществляется на высоком температурном уровне в дорогостоящих цеолитовых адсорберах, стоимость которых может достигать 30 % стоимости установки в целом.

На рис. 4 представлена технологическая схема адсорбционной системы очистки природного газа с тремя адсорбционными колоннами. Газ после осушки направляется в адсорбер очистки 1, заполненный регенерированным и охлажденным цеолитом. От очищенного газа из адсорбера 1 отделяется поток газа на охлаждение адсорбера 2, который прошел стадию регенерации, но имеет повышенную температуру. После прохождения адсорбера 2 газ охлаждается в холодильнике 5, и из него извлекают конденсат в сепараторе 6. После этого

Рис. 1. УСПГ высокого давления ООО «КриоМаш-БЗКМ»

Рис. 2. УСПГ высокого давления ОАО «Криогенмаш»

Рис. 3. Ожижитель природного газа (ОПГ) среднего давления НПО «Гелиймаш»

охлаждающий газ возвращается в поток очищенного газа и поступает в установку сжижения. После отработки цеолита адсорбер 1 переключают на регенерацию. Регенерация осуществляется горячим газом в адсорбере 3 по различным схемам [4]. Применительно к схеме на рис. 4 газ после нагрева в печи 5 и десорбирования диоксида углерода в адсорбере 3 возвращается в распределительный газопровод. Холодильник 5 может быть установлен также

№ 1 (21) / 2015

116

Научно-технический сборник • ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ

Охлаждающий

Газнаочистку газ Газнарегенерацию

Рис. 4. Принципиальная технологическая схема системы адсорбционной очистки:

1 - адсорбер очистки; 2 - адсорбер на охлаждении;

3 - адсорбер на регенерации; 4 - печь нагрева газа регенерации; 5 - холодильник; 6 - сепаратор

перед адсорбером 1, что позволяет несколько интенсифицировать процесс адсорбции.

Малотоннажная установка высокого давления открытого типа производительностью 1 т/ч СПГ имеет расход через систему очистки 3760 нм3/ч. Для сжижения природного газа с содержанием диоксида углерода 0,5 % на станции должно быть установлено три адсорбционных колонны объемом около 12 м3 каждая. Г абаритные размеры одной такой колонны составляют 1,6 м в диаметре и около 6 м в высоту. На практике также могут быть применены схемы с двумя адсорбционными колоннами, когда попеременно одна колонна выступает в роли рабочей, а другая находится на регенерации и охлаждении.

На рис. 5 и 6 показаны принципиальные схемы УСПГ высокого и среднего давлений. Установка высокого давления (см. рис. 5) реализует цикл простого дросселирования, в результате чего невозможно получить 100%-ное сжижение всего потока газа. Это значит, что в результате образуется не СПГ, а некая жидкая фракция природного газа, которая содержит в себе высокую долю ВКК. Циклы среднего давления (см. рис. 6) реализуют процесс частичного сжижения Клода с детандером на низком температурном уровне.

Критерием эффективности любой установки частичного сжижения является коэффициент сжижения, равный массе полученного СПГ и отнесенный к массе природного газа,

Рис. 5. Схема установки частичного сжижения природного газа, работающей по простому дроссельному циклу:

1 - компрессор АГНКС; 2 - блок осушки и очистки; 3 - распределительный газопровод; 4 - обратный поток; 5 - СПГ; 6 - сборник-сепаратор СПГ; 7 - дроссельный вентиль; ТО - теплообменник

Рис. 6. Схема установки частичного сжижения природного газа, работающей по циклу Клода с расширяющим устройством (детандером): 1 - магистральный газопровод; 2 - редуцирующее устройство ГРС; 3 - распределительный трубопровод газа; 4 - обратный поток; 5 - СПГ;

6 - сборник-сепаратор СПГ; 7 - дроссельный вентиль; 8 - расширяющее устройство (детандер); 9 - продукционный поток;

10 - детандерный поток; 11 - блок осушки и очистки; ТО1, ТО2, ТО3 - теплообменники

№ 1 (21) / 2015

Современные технологии переработки и использования газа

117

который был направлен в установку сжижения. Коэффициент сжижения для циклов высокого давления зависит от изотермического дроссель-эффекта (т.е. фактической располагаемой разности давлений) и недорекуперации на горячем конце теплообменника:

L0 Ah — Ah

у. ___ 0 __ изт w

К rn - • - '

G h — h

w0 "N0 "L0

(1)

где L0 - расход получаемого СПГ; G0 - расход сырьевого газа, направленного в установку сжижения; hL0, hN0 - удельные энтальпии СПГ и обратного потока соответственно; Ahшт -удельный изотермический дроссель-эффект; AhHK - удельная величина (отнесенная к расходу сырьевого газа) недорекуперации на горячем конце теплообменника.

В циклах среднего давления сюда добавляется также удельная работа детандера (2):

k _ L0 _ Ahtnm Ahнк + hm У dm

k ГГ •

О,

hN 0 hL0

(2)

где 1дт - удельная величина (отнесенная к расходу детандерного потока) полезной холодопроизводительности (работы, полученной при расширении газа в детандере); \удт - доля детандерного потока.

В табл. 2 приведены составы сырьевого природного газа на входе в УСПГ среднего давления и СПГ на выходе из нее. Показано, что получаемый на выходе из установки продукт не только не соответствует заданному высокому уровню качества, но и имеет худшие показатели, чем у сырьевого природного газа, поступающего на сжижение. Необходимые требования удовлетворяются только по влаге и содержанию диоксида углерода. По этой причине для очистки природного газа до требуемого предлагается переходить на уровень низких температур. Процесс очистки будет происходить в блоке низкотемпературной очистки (БНО) (рис. 7).

На входе в блок газ делится на два потока -продукционный и технологический. Продукционный поток направляется в разделительный аппарат (совокупность аппаратов 1, 2 и 3),

который может быть представлен фракционным испарителем или ректификационной колонной. Фракционный испаритель является более простым разделительным аппаратом по сравнению с ректификационной колонной. Принцип его работы заключается в следующем. Будучи жидкостью высокого давления, продукционный поток попадает в фракционный испаритель, где за счет подвода тепла жидкость частично испаряется и формирует два потока - парообразную фракцию с высокой долей НКК и жидкую фракцию (поток грязной жидкости, см. рис. 7) с высокой долей ВКК. То есть получаются чистый пар и грязная жидкость. Грязная жидкость удаляется из фракционного испарителя, и с этой отбросной жидкостью удаляются из системы масса и холод, потери которых составляют прямые потери цикла с низкотемпературной очисткой. Задача при проектировании блока низкотемпературной очистки - минимизировать величину отбросной жидкости путем регулировки основных параметров разделительного аппарата и БНО в целом. Чистый пар за счет отвода тепла переконденсируется с получением чистого конденсата (дистиллята), который далее расширяется в сборнике-сепараторе 6 установки и передается потребителю в виде конечного продукта - СПГ. Подвод тепла к испарителю и отвод тепла от конденсатора осуществляются за счет теплообмена с технологическим потоком сырьевого газа. Технологический

Поток дистиллята

Рис. 7. БНО:

1 - переконденсатор; 2 - устройство разделения; 3 - испаритель; 4, 5 - дроссельные вентили;

6 - сборник-сепаратор

Таблица 2

Сравнительный состав газа на входе и выходе УСПГ среднего давления, % мольн.

Газ Компонентный состав

с,и4 C3H8 С4 C5 СО2 n2 + O2

Сырьевой природный газ (вход) 0,718 0,243 0,052 0,011 0,104 1,438

СПГ (выход) 1,379 0,903 0,463 0,149 0,002 0,193

№ 1 (21) / 2015

118

Научно-технический сборник • ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ

поток не очищается, и велик риск образования твердых фракций в области с наиболее низкими температурами, которые наблюдаются в пере-конденсаторе разделительного аппарата. Таким образом, необходимо контролировать две точки в блоке низкотемпературной очистки - отбросную жидкость и технологический поток в переконденсаторе - на предмет образования кристаллической фракции. Поэтому следует выбрать параметры процесса таким образом, чтобы предотвратить кристаллизацию.

Ректификационная колонна отличается от фракционного испарителя тем, что часть конденсата после переконденсации чистого пара возвращается в колонну и вступает в тепломассообмен с поднимающимся потоком чистого пара. Это позволяет обогатить пар низкокипящими, а жидкость - высококипящими компонентами и получить продукт лучшего качества и в большем количестве.

В настоящее время представляется возможным отказаться от дорогостоящей высокотемпературной очистки и заменить сборник-сепаратор на БНО. На рис. 8 показано, каким образом предлагается встраивать БНО в состав установок сжижения.

Для сравнения с высокотемпературной адсорбцией приведем габаритные характеристики ректификационной колонны с пятью тарелками для случая очистки природного газа

с содержанием диоксида углерода 0,5 %. Расход продукционного потока на входе в колонну составляет 0,68 кг/с. Высота ректификационной секции - 2,5 м. С учетом теплообменного оборудования и теплоизоляции высота колонны составит не более 4 м, диаметр - 1 м.

Принципиальные схемы УСПГ с низкотемпературной очисткой представлены на рис. 9 и в работах [4-6].

На рис. 10 показано место размещения БНО на производственной площадке рядом с УСПГ среднего давления (вблизи холодного блока). Хорошо видно, насколько габариты адсорбционных колонн очистки 3 меньше габаритов БНО 9, который их заменит.

Коэффициент сжижения установки с низкотемпературной очисткой можно выразить через уравнение (3):

k _ , _ М» - Акн, + - (1 ~Фс )(1 - )АУ (3)

L G0 К - к,

11N

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

где AhNC - разница удельных энтальпий обратного потока и отбросной жидкости; hL, hN -удельные энтальпии чистого СПГ и обратного потока соответственно (в общем случае hL < hLo и hN ф hN0; kL зависит не только от Ahmm, ShHK и ldm, но и от некоторой величины выхода чистого продукта фс, равной отношению массы полученного из разделительного аппарата дистиллята к массе сырьевого газа, который попал

а б

Рис. 8. Схематичное изображение встраивания БНО в технологическую схему установок частичного сжижения: а - установка высокого давления; б - установка с детандером

№ 1 (21) / 2015

Современные технологии переработки и использования газа

Рис. 9. Схемы частичного сжижения природного газа с низкотемпературной очисткой: а - установка высокого давления; б - установка с расширяющим устройством:

1 - источник природного газа высокого давления; 2 - обратный поток;

3 - технологический поток; 4 - подогревающий теплообменник; 5 - перепускающий дроссель; 6 - БНО; 7 - продукционный поток; 8 - разделительный аппарат;

9 - сборник-сепаратор СПГ; 10 - дроссель продукционного потока; 11 - кубовая жидкость; 12 - дроссели; 13 - СПГ; 14 - расширяющее устройство; ТО, TO1 - теплобменники

2

Рис. 10. Встраивание БНО в состав установки сжижения среднего давления:

1 - детандерный агрегат; 2 - холодный блок; 3 - адсорберы очистки; 4 - адсорберы осушки; 5 - азотный модуль; 6 - компрессорная станция; 7 - нагреватель газа регенерации; 8 - блок арматуры; 9 - БНО; 10 - теплообменники-маслоохладители

119

№ 1 (21) / 2015

120

Научно-технический сборник • ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ

в разделительный аппарат с продукционным потоком. Чем больше величина выхода чистого продукта, тем больше коэффициент сжижения установки.

Критерием эффективности установки с низкотемпературной очисткой является величина K:

K = Т (4)

Т к

Чем больше критерий K, тем эффективней то или иное исполнение низкотемпературной очистки. Критерий K для схем, представленных на рис. 9, находится в диапазоне от 0,65 до 0,95 в зависимости от состава сырьевого газа. Так, при содержании ВКК в сырьевом газе менее 3 %, CO2 менее 0,5 % и азота менее 1 % K > 0,9. При содержании ВКК в сырьевом газе от 3 до 5 %, CO2 от 0,5 до 1 % и азота от 1 до 3 % K > 0,65.

Одним из способов повышения эффективности низкотемпературной очистки является утилизация холода отбросной жидкости, что затруднительно из-за высокой концентрации в ней кристаллизующихся компонентов. По схеме на рис. 11 жидкость предлагается сжимать в криогенном насосе до давления 20-30 бар,

при котором кристаллизации не наблюдается. После этого сжатая жидкость испаряется при высоком давлении и охлаждает собой прямой поток сырьевого газа. Такой способ утилизации отбросной жидкости повышает критерий эффективности установок с низкотемпературной очисткой на 5-30 % (рис. 12).

Другим способом утилизации отбросной жидкости (рис. 13) является использование ее в качестве технологического потока, что позволяет получить критерий эффективности максимально близким к единице. Однако для таких установок существуют ограничения по максимальному коэффициенту сжижения. В УСПГ высокого давления такая утилизация позволяет действительно получить K ~ 1 при содержании ВКК в сырьевом газе менее 3 % и CO2 менее 0,5 %. В установках среднего давления K несколько меньше единицы, поскольку происходит перераспределение массы между детан-дерным и продукционным потоками (рис. 14).

В табл. 3 и 4 приведены составы сырьевого газа до и после очистки в разделительных аппаратах. Показано, что благодаря методам низкотемпературной очистки возможно получить продукт высокого заданного качества (например, СПГ марки А).

Рис. 11. Утилизация отбросной жидкости криогенным насосом в установке высокого давления с БНО

Рис. 12. Влияние качества СПГ на эффективность применения утилизации отбросной жидкости сжатием в криогенном насосе

№ 1 (21) / 2015

Современные технологии переработки и использования газа

121

1

0,9 я и

CQ

я 0,8

Н

(J

я 0,7 н

сJ

0 Я

S 0,6

1

5 0,5

Л

I 0,4

я-я -©-

6 0,3

(Т)

3

0,2 0,1

0 100 200 300 400

Содержание СО2 в СПГ, ppm

ректификационная колонна с утилизацией отбросной жидкости ректификационная колонна -без утилизации ректификационная колонна без утилизации и без испарителя фракционный испаритель без утилизации

Рис. 13. Утилизация отбросной жидкости Рис. 14. Эффективность различных исполнений

в качестве технологического потока в БНО в составе УСПГ среднего давления

установке высокого давления с БНО

Таблица 3

Зависимость состава СПГ от степени его очистки (содержания диоксида углерода) при сжижении смеси ВКК (1 %) + СО2 (500 ppm) в установке частичного сжижения с БНО

(фракционный испаритель)

Компонентный состав газа

СО2, ppm CH4, % C2H6, ppm C3H8, ppm C4H10, ppm

500 98,95 5000 3750 1250

50 99,99 100 4 < 1

75 99,98 140 5

110 99,97 190 7

Таблица 4

Состав СПГ при сжижении смеси ВКК (3 %) + СО2 (5000 ppm) в установке на базе ректификационной колонны

Компонентный состав газа

СО2, ppm CH4, % ppm C3H8 ppm ppm

5000 96,5 20000 7500 2500

50 99,9947 < 3

Оценим экономические перспективы применения низкотемпературной очистки. Благодаря отказу от дорогостоящей высокотемпературной очистки (ВТО) и замене ее низкотемпературной очисткой (НТО) капитальные вложения в установки сжижения могут быть снижены на 3 млн руб. (табл. 5, рис. 15).

Кроме того, применение НТО позволяет снизить эксплуатационные и энергетические

затраты за счет исключения необходимости процессов регенерации и регулярной замены цеолита адсорберов очистки (табл. 6). По результатам расчета (расчетный период - 20 лет; норма дисконтирования - 12 %; срок амортизации основных фондов - 10 лет) установлено, что экономия в конце расчетного периода составит более 5 %.

№ 1 (21) / 2015

122

Научно-технический сборник • ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ

Таблица 5

Капитальные вложения при строительстве установок сжижения высокого давления

производительностью 1 т/ч (расход газа через установку - 3759 нм3/ч), тыс. руб.

Стоимость оборудования ВТО НТО

Общие капиталовложения 98 875 96 076

Компрессорное оборудование 60000

Холодильная машина 11846

Системы газоподготовки, в том числе: 4702 403

• система фильтров 200 200

• адсорбционная система осушки 203 203

• адсорбционная система очистки 4299 0

Низкотемпературный блок, в том числе: 6010 7510

• низкотемпературная арматура + теплообменное оборудование 5010 5010

• КИП автоматика = 1000 1100

• БНО 0 1400

Система хранения и выдачи, в том числе: 16317

• криогенная емкость 80 м3 13317

• криогенный насос высокой производительности и заправочная арматура 3000

16,5 %

6,1 % 4,8 %

12,0 %

7,8 % 0,4 %

12,3 %

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

60,7 %

62,5 %

■ компрессорное оборудование ■ низкотемпературный блок

■ холодильная машина ■ система хранения и выдачи

■ системы газоподготовки

а б

Рис. 15. Структура капитальных вложений в УСПГ высокого давления:

а - ВТО; б - НТО

Таблица 6

Экономические показатели установок сжижения с различными системами очистки

Показатель ВТО НТО

Коэффициент сжижения (в цикле), кг/кг 0,38 0,38

Удельная мощность установки, кВт-ч/кг 0,96 0,88

Капитальные вложения, тыс. руб. 98875 96076

Эксплуатационные затраты, тыс. руб./год 1325 1010

Прибыль в конце расчетного периода, тыс. руб. 558603 578884

Дисконтированная прибыль в конце расчетного периода, тыс. руб. 206045 217300

Стоимость сжижения, руб./кг 3,70 3,49

Таким образом, можно сделать следующие выводы.

1. Применение низкотемпературной очистки в установках малотоннажного производства СПГ позволяет получать СПГ с низким со-

держанием диоксида углерода и высококипящих компонентов с одновременным снижением производительности (эффективности) установок. При сжижении сырьевого газа различного компонентного состава - с содержанием

№ 1 (21) / 2015

Современные технологии переработки и использования газа

123

ВКК 0-3 %, азота 0-1 %, диоксида углерода 0,05-0,5 % (500-5000 ppm) - потери производительности составят менее 10 %. При увеличении содержания в исходном газе ВКК (3-5 %), азота (1-3 %) и диоксида углерода (0,5-1 %) потери производительности составят не более 35 %.

2. Фракционный испаритель эффективен, если концентрация СО2 в исходном сырье не превышает 1000 ppm, концентрация ВКК - 3%.

Список литературы

1. Перечень поручений Президента РФ по итогам совещания о перспективах использования газомоторного топлива Пр-1298. - http://www. kremlin.ru/assignments/18345#assignment_5

2. Стратегия развития ООО «Газпром газомоторное топливо». - http://www.gazprom-gmt.ru/about/strategy

3. ГОСТ Р 56021-2014. Газ горючий природный сжиженный. Топливо для двигателей внутреннего сгорания и энергетических установок. Технические условия.

4. Пат. 2525759 РФ. Способ частичного сжижения природного газа (варианты) / Горбачев С.П., Медведков И.С. - № 2012149524; заявл. 20.10.2012; опубл. 20.08.2014.

5. Пат. 2543255 РФ. Способ частичного сжижения природного газа / Горбачев С.П., Медведков И.С. - № 2013122004; заявл. 14.05.2013; опубл. 27.02.2015.

6. Горбачев С.П. Частичное сжижение природного газа в малотоннажных установках с блоком низкотемпературной очистки /

С.П. Горбачев, И.С. Медведков // Транспорт на альтернативном топливе. - 2013. - № 2 (32). -С. 48-51.

При больших концентрациях примесей следует применять ректификационную колонну.

3. Низкотемпературная очистка позволяет снизить капитальные, эксплуатационные и энергетические затраты, что, в конечном счете, обусловливает снижение стоимости сжижения природного газа на 5-10 %.

4. Применение низкотемпературной очистки позволит значительно (более чем на 60 %) уменьшить габариты системы газоподготовки.

References

1. The list of instructions following the meeting on prospect for using gas as motor fuel. - http://www. kremlin.ru/assignments/18345#assignment_5; http://eng.news.kremlin.ru/acts/5592/print

2. Development strategy of the Gazprom Gas-Engine Fuel LLC. - http://www.gazprom-gmt.ru/about/ strategy

3. GOST R 56021-2014. Liquefied natural gas.

Fuel for internal-combustion engine and generating units. Specifications.

4. Pat. 2525759 RF. Technique of partial natural gas liquation (alternatives) / Gorbachev S.P., Medvedkov I.S. - № 2012149524;

app. 20.10.2012; pub. 20.08.2014.

5. Pat. 2543255 RF. Technique of partial natural gas liquation / Gorbachev S.P., Medvedkov I.S. -№ 2013122004; app. 14.05.2013; pub. 27.02.2015.

6. Gorbachev S.P. Partial natural gas liquation in small-tonnage plants with a unit for low-temperature purification / S.P Gorbachev,

I.S. Medvedkov // Transport na alternativnom toplive. - 2013. - № 2 (32). - P. 48-51.

№ 1 (21) / 2015

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.