CC BY
38
УДК 339.165.4
https://doi.org/10.24412/0131-4270-2023-1-48-51
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕГРУЗКИ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА МЕЖДУ ТАНКЕРАМИ-ГАЗОВОЗАМИ ПО МЕТОДУ СУДНО-СУДНО
IMPROVEMENT OF THE TECHNOLOGY OF LOADING LIQUEFIED NATURAL GAS (LNG) BETWEEN TANKERS-GAS CARRIERS ACCORDING TO THE SHIP-SHIP METHOD
Лазарев Д.М.
Морской государственный университет им. адмирала Г.И. Невельского, 690003, г. Владивосток, Россия E-mail: dmlazarev@mail.ru
Резюме: В статье рассмотрены существующие способы перевозки СПГ. Описаны этапы традиционной технологии перегрузки СПГ методом судно-судно и предложена усовершенствованная технология перегрузки СПГ при использовании минимального количества грузовых насосов. В заключительной части подробно описаны преимущества предложенной технологии.
Ключевые слова: сжиженный природный газ, перегрузка природного газа, отпарной газ, метод судно-судно, танкеры-газовозы.
Для цитирования: Лазарев Д.М. Усовершенствование технологии перегрузки сжиженного природного газа между танкерами-газовозами по методу судно-судно // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2023. № 1. С. 48-51.
D0I:10.24412/0131-4270-2023-1-48-51
Dmitriy M. Lazarev
Admiral G.I. Nevelskoy Maritime State University, 690003, Vladivostok, Russia
E-mail: dmlazarev@mail.ru
Abstract: Article discusses the existing methods of LNG transportation. The stages of the traditional technology of LNG reloading by the «ship-to-ship» method are described and an improved technology of LNG reloading using a minimum number of cargo pumps is proposed. In the final part, the advantages of the proposed technology are described in detail.
Keywords: liquefied natural gas, natural gas reloading, boil-off gas, ship-to-ship method, gas carriers.
For citation: Lazarev D.M. IMPROVEMENT OF THE TECHNOLOGY OF LOADING LIQUEFIED NATURAL GAS (LNG) BETWEEN TANKERS-GAS CARRIERS ACCORDING TO THE SHIP-SHIP METHOD. Transport and storage of Oil Products and hydrocarbons, 2023, no. 1, pp. 48-51.
DOI:10.24412/0131-4270-2023-1-48-51
Введение
Природный газ из недр, следует доставлять потребителю, в связи с этим капиталовложения в газовую отрасль не останавливаются на стадии геологоразведочных работ, бурения, планирования газового промысла и добычи. Доставить добытый газ можно с помощью магистральных газопроводов или в виде сжиженного природного газа (СПГ).
При использовании СПГ газ сначала следует сжижить на СПГ-заводе (сократить объем в 600 раз), потом перекачать на танкер-газовоз, по прибытии в порт назначения разгрузить доставленный СПГ в регазификационный СПГ-терминал и наконец - доставить потребителю. Рынок СПГ растет несмотря на то, что сжиженный газ дороже из-за необходимости сжижения и регазификации.
Увеличивается и флот танкеров-газовозов - как для линейной доставки СПГ до конечного потребителя так и для проведения операций по перегрузке методом судно-судно - для выполнения логистических решений по оптимизации доставки СПГ по всему миру. Перегрузка СПГ с судна на судно в настоящее время привлекает все больше внимания в морском секторе и имеет существенные отличия от обычной погрузки/разгрузки СПГ на береговом терминале [1].
В данной статье рассмотрен алгоритм усовершенствованной технологии перегрузки сжиженного природного газа между танкерами-газовозами по методу судно-судно.
Процесс перегрузки между танкерами-газовозами можно разделить на пять основных этапов.
Этап 1. Прибытие и постановка первого танкера-газовоза на место перегрузки
Первый танкер-газовоз прибывает и устанавливается на место проведения операций по перегрузке СПГ. На данное судно устанавливается специализированное криогенное оборудование по перегрузке СПГ между судами.
В табл. 1 представлены основные рекомендации, которых следует придерживаться танкерам-газовозам для выполнения перегрузки на максимальной скорости. Данная необходимость возникает вследствие свойств груза - СПГ (температура груза составляет около -160°С). При получении тепла извне СПГ начинает обильно выделять отпарной газ (испаряться) и тем самым создает избыточное давление в грузовых танках. Данный фактор заставляет выполнять значительное снижение скорости перегрузки для осуществления контроля над давлением в танках.
Этап 2. Подготовительные технологические операции к перегрузке СПГ между танкерами-газовозами
Основными шагами по подготовке первого танкера-газовоза к проведению операции являются:
Таблица 1
Рекомендации по подготовке танкеров-газовозов к перегрузке при подходе в район перегрузки
Описание Действие Объяснение
ПРИБЫТИЕ В РАЙОН ПЕРЕГРУЗКИ
Температурный режим в грузовых танках и барьерах Рекомендуется, чтобы оба судна прибыли и поддерживали в грузовых танках и барьерах как можно более низкую температуру до начала перегрузки Чем больше разница температуры между СПГ и грузовыми танками/барьерами, тем больше приток тепла к грузу и тем выше образование отпарного газа в приемных танках, которое будет является препятствием для проведения операции по перегрузке на максимально возможной скорости
Давление в грузовых танках
Оба танкера-газовоза должны прибывать с низким давлением в резервуарах и держать его в пределах от 50 до 80 мбар
Более высокое начальное давление в грузовом танке ограничит максимальную скорость перегрузки, ввиду необходимости его контроля. Чрезмерное выделение отпарного газа создает избыточное давление в грузовых танках при перегрузках СПГ.
Температура СПГ Температура СПГ должна При температуре СПГ ниже -160 °С СПГ имеет
в танках танкера- быть ниже -160 °С низкий процент выделения отпарного газа
привозчика
I Рис. 1. Типовая схема перегрузки СПГ между танкерами-газовозами ТАНК 4 ТАНК 3 ТАНК 2 ТАНК 1
ТАНК 4
1 • 2023
ТАНК 3
ТАНК 2
ТАНК 1
• доставка и установка технологического криогенного оборудования;
• тестирование технологического оборудования;
• установка кранцевой защиты (отбойных устройств).
Этап 3. Прибытие и постановка второго танкера-газовоза в место перегрузки
К первому танкеру-газовозу устанавливается второй. К подошедшему танкеру-газовозу подсоединяется оборудование от танкера с ранее установленным технологическим оборудованием (грузовые шланги и шланги отпарного газа, кабель ESD-emergencys houtdown system - система аварийного останова), впоследствии выполняеется тестирование ESD-систем обоих танкеров-газовозов. По окончанию тестов выгружающий СПГ танкер-газовоз выполняет захолажи-вание оборудования по перегрузке СПГ, грузовых шлангов собственных грузовых линий и грузовых линий принимающего танкера.
Типовая схема перегрузки СПГ между танкерами-газовозами представлена на рис. 1.
Этап 4. Начало перегрузки СПГ и повышение ее скорости до максимальной
В табл. 2 представлены основные рекомендации, которым следует придерживаться танкерам-газовозам при проведении операции по перегрузке СПГ. Данная схема запуска насосов позволяет минимизировать их количество (до пяти), что, в свою очередь, позволяет уменьшить теплопередачу в СПГ, снизить выделение отпарного газа и, как следствие, повысить скорость перегрузки.
Требуется производить повышение производительности не более чем за один час во избежание дополнительного притока тепла к СПГ при прохождении через грузовые линии танкеров и грузовые шланги.
Этап 5. Перегрузка СПГ на максимальной скорости с уменьшенным числом грузовых насосов
Перегрузку СПГ следует выполнять в соответствии с рекомендациями, изложенными в табл. 2 и 3 (правильная настройка грузовых клапанов и промежуточное переключение
49
I Таблица 2
Рекомендации при увеличении скорости перегрузки СПГ между танкерами-газовозами
Описание Действие Объяснение
УВЕЛИЧЕНИЕ СКОРОСТИ ПЕРЕГРУЗКИ
1. Выравнивание давления в танках Обмен паров между судами должен быть открыт на обоих судах, как только это будет практически возможно. Выравнивание давлений в танках необходимо производить плавно Установки сжигания газов обоих танкеров-газовозов должны как можно скорее начать работу как единая система. Быстрое падение давления в грузовых танках также является причиной чрезмерного кипения газа из СПГ в грузовых танках
2. Время увеличения Время выхода на полную скорость передачи Длительный период увеличения скорости перегрузки создает
производительности должно составлять примерно один час дополнительное выделение отпарного газа и избыточное
давление в приемных грузовых танках при перекачке СПГ
3. Распыление СПГ в грузовых Не рекомендуется, за исключением операций по Избыток отпарного газа создает избыточное давление в
танках. захолаживанию грузовых танков производить грузовом танке при распылении СПГ
распыление СПГ в танки во время операций по
перегрузке СПГ
4. В данной схеме предложена очередность запуска грузовых насосов на танкерах-газовозах с мембранными танками с общим объемов грузовых танков около 170 000 м3. Данные суда, как правило содержат четыре грузовых танка, по два грузовых насоса в каждом танке (всего восемь насосов). Максимальная производительность каждого насоса составляет около 2000 м3/ч. Максимально возможная скорость перегрузки между танкерами составляет около 9000 м3/ч (ввиду ограничения скорости протока СПГ по грузовым шлангам)
Очередность запуска грузовых насосов схема2
рй - працеЕтаое смкгеоенеий ат ьсахснзсашеонсирэстаперегрузеи).
5 мин 5 мин
Танк 1 (Первый насос)—10% Танк 2 (Второй насос) — 10% Танк 3 (Первый
5 мин 5 мин
насос) - 10% Танк 4 (Второй насос) - 10% ^^^ Танк 1 (Второй насос) - 10%;
[всего в работе 5 грузовых насосов, скорость перегрузки
5 мин
Танк 1 (Первый и Второй) насосы по 15 % 5 мин
Танк 1 (Первый и Второй) насосы по 20 % 5 мин
Танк 2(Второй), Танк 3(Первый), Танк 4(Второй) по 20 % каждый насос МАКСИМАЛЬНАЯ ПРОИЗВЛДИТЕЛЬНОСТЬ - 100 И
I Таблица 3
Рекомендации при проведении операции по перегрузке СПГ на максимальной скорости
ПЕРЕГРУЗКА СПГ НА МАКСИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ
На выгружаемом судне рекомендуется избегать рециркуляции груза (допускается только на начальном этапе выгрузки) и использовать минимально возможное по его Работа грузовых насосов конструкции количество насосов, но не более пяти. Насосы должны работать как можно ближе к расчетной скорости нагнетания с минимальным дросселированием нагнетательных клапанов
я
я
я
Для минимизации повышения температуры груза при перемещении СПГ между судами
грузовых насосов при проведении перегрузки СПГ между танкерами-газовозами).
Усовершенствованная технология переключения грузовых насосов для достижения повышенной производительности перегрузки СПГ методом судно-судно приведена в табл. 4.
На первом этапе в грузовом танке 1 - с начала перегрузки СПГ оба грузовых насоса работают на полной производительности до завершения выгрузки из грузового танка 1.
Грузовые танки 2, 3, 4 - в каждом танке работает по одному грузовому насосу с отрегулированной скоростью
нагнетания до максимальной скорости перегрузки (около 20% от общей производительности на каждый насос). Всего в рабочем положении имеем пять насосов (максимальное количество насосов - восемь).
На втором этапе на стадии снижения скорости перегрузки в грузовом танке 1 при остановке одного грузового насоса необходимо выполнить запуск второго грузового насоса в грузовом танке 2, после завершения выгрузки из грузового танка 1 необходимо запустить второй насос в грузовом танке 3 (продолжать выгрузку СПГ из грузового танка 4 одним грузовым насосом). Всего в работе имеем пять грузовых насосов.
Таблица 4
Схема переключения грузовых насосов при перегрузках СПГметодом судно-судно
насосами в каждом грузовом танке. Всего в работе имеем четыре насоса.
Оперативное время Нагрузка грузового насоса %
Танк 4 ТанкЗ Танк 2 Танк 1
Нас« 4-2 Насос 4-1 Насос 1-2 Насос J-1 Насос 2-1 Насос 2-1 Насос 1-2 Насос 1-1
0:00 0 0 0 0 0 0 0 88
Увеличение скорости перегрузки
1:00 90 0 0 87 81 0 84 91
2:00 84 0 0 81 81 0 85 84
3:00 85 0 0 83 83 0 84 84
4:00 85 0 0 83 83 0 84 85
5:00 84 0 0 83 84 0 85 85
6:00 84 0 0 83 84 0 85 84
7:00 84 0 0 81 85 0 76 85
8:00 83 0 0 84 85 85 0 84
9:00 83 0 83 84 88 87 0 0
10:00 83 0 88 84 88 84 0 0
11:00 84 0 91 84 87 84 0 0
1100 84 0 91 85 87 90 0 0
13 до 84 0 94 84 87 90 0 0
14:00 85 84 0 85 83 87 0 0
15:00 78 83 0 88 88 0 0 0
16:00 83 83 0 90 83 0 0 0
17:00 80 83 0 90 80 0 0 0
18:00 87 84 0 92 87 0 0 0
19:00 87 84 0 92 88 0 0 0
20:00 85 83 0 92 90 0 0 0
Уменьшение скорости перегузки
ОКОНЧАНИЕ ПЕРЕГРУЗКИ
Рабочее положение грузового насоса Грузовой насос выключен
Во время снижения скорости перегрузки в грузовом танке 2 необходимо остановить один грузовой насос и сразу произвести запуск второго грузового насоса в грузовом танке 4, после завершения выгрузки из грузового танка 2, продолжать выгрузку СПГ из грузовых танков 3 и 4 двумя
Заключение
Преимущества для повышения скорости перегрузки на максимально возможной скорости достигаются за счет применения ряда факторов, которые оказывают положительное влияние на стабильное поведение СПГ в отношении выделения им отпарного газа при проведении перегрузочных операций и соответственно, возможности проведения операции на максимально возможной скорости. В данные факторы входят:
- температура СПГ на начало проведения операции по перегрузке СПГ должна быть ниже минус 160 °С;
- температура грузовых танков и барьеров судна, на которое производится перегрузка СПГ, должна быть наименьшей возможной и близкой к температуре груза;
- давление в грузовых танках танкеров-газовозов должно быть наименьшим возможным в пределах 50-80 мбар;
- необходимо выполнять плавное выравнивание давления между танкерами-газовозами, при этом установки сжигания газа судов должны работать с максимальной производительностью;
- увеличение скорости перегрузки необходимо выполнять в короткий промежуток времени, в течение 1 ч;
- при перегрузке СПГ необходимо использовать минимальное количество грузовых насосов (до 5 единиц), при этом избегать их рециркуляции в грузовой танк в процессе перегрузки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Лазарев Д.М. Исследование факторов парообразования при перегрузке сжиженного природного газа методом судно-судно // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2022. № 3-4. С. 44-50.
2. Effect of Parameters on Vapor Generation in Ship-to-Ship Liquefied Natural Gas Bunkering. URL: https://www.mdpi. com/2076-3417/10/19/6861 (дата обращения 25.01.2023).
3. Транспортировка сжиженного природного газа (СПГ) морскими танкерами-газовозами. Загрузка и регази-фикация. URL: https://neftegaz.ru/tech-library/transportirovka-i-khranenie/142492-transportirovka-szhizhennogo-prirodnogo-gaza-spg-morskimi-tankerami-gazovozami-zagruzka-i-regazifika/ (дата обращения 25.01.2023).
REFERENCES
1. Lazarev D.M. Investigation of vaporization factors during reloading of liquefied natural gas by the ship-to-ship method. Transport i khraneniye nefteproduktov i uglevodorodnogo syr'ya, 2022, no. 3-4, pp. 44-50 (In Russian).
2. Effect of parameters on vapor generation in ship-to-ship liquefied natural gas bunkering Available at: https://www. mdpi.com/2076-3417/10/19/6861 (accessed 25 January 2023).
3. Transportirovka szhizhennogo prirodnogo gaza (SPG) morskimi tankerami-gazovozami. Zagruzka i regazifikatsiya (Transportation of liquefied natural gas (LNG) by marine gas carriers. Loading and regasification) Available at: https:// neftegaz.ru/tech-library/transportirovka-i-khranenie/1424 92-transportirovka-szhizhennogo-prirodnogo-gaza-spg-morskimi-tankerami-gazovozami-zagruzka-i-regazifika/ (accessed 25 January 2023).
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ / INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Лазарев Дмитрий Михайлович, магистр, Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского.
Dmitriy M. Lazarev, master, Admiral G.I. Nevelskoy Maritime State University.
2023
51
