Сжи́женный приро́дный газ (СПГ или LNG от ) — природный газ (преимущественно метан, CH4), искусственно сжиженный путём адиабатического совершения работы в турбодетандере, при этом метан охлаждается до −163 °C для удобства хранения или транспортировки. Для хозяйственного применения преобразуется в газообразное состояние на специальных регазификационных терминалах.
СПГ рассматривается как приоритетная или важная технология импорта природного газа целым рядом стран, включая Францию, Бельгию, Испанию, Южную Корею и США. Самый крупный потребитель СПГ — это Япония, где практически 100 % потребностей газа покрывается импортом СПГ.
Физические и химические характеристики СПГ представляет собой жидкость без запаха и цвета, плотностью 0,41—0,5 кг/л в зависимости от температуры, давления, и содержания высших алканов (плотность чистого метана при температуре кипения — 0,41 кг/л, при повышении давления и понижении температуры плотность растет, примеси высших алканов также повышают плотность)Сжиженный природный газ . Не токсичен. Температура кипения −158…−163 °C. Современный СПГ состоит на 85—95 % из метана, а в остальные 5 % входят этан, пропан, бутан, азот. Нижняя граница теплоты сгорания — 50 116 кДж/кг, или 20 МДж/л. В процессе обработки природный газ очищают от воды, диоксида серы, диоксида углерода и т. п. При горении паров выделяются диоксид углерода (углекислый газ, CO2) и водяной пар.
Потребительские свойства Чистый СПГ не горит, сам по себе не воспламеняется и не взрывается. На открытом пространстве при нормальной температуре СПГ возвращается в газообразное состояние и быстро смешивается с воздухом. При испарении природный газ может воспламениться, если произойдет контакт с источником пламени. При концентрации в воздухе около 5 % и более 16 % природный газ горит. Его смесь с воздухом, при концентрации от 5 до 16 %, взрываетсяВ. Комащенко, Ю. Малышев, Б. Федунец. Технология проведения горно-разведочных выработок. Изд. 2-е. 2022. с. 276. Если концентрация менее 4,4 %, то газа будет недостаточно для начала возгорания, а если более 17 %, то для возгорания в смеси будет слишком мало кислорода. Для использования СПГ подвергается регазификации — испарению без присутствия воздуха.
Применение
Моторное топливо Начиная с 1990-х годов появляются различные проекты использования СПГ в качестве моторного топлива на водномПриродный газ на водном транспорте , 1986., железнодорожном и даже автомобильном транспорте, чаще всего с использованием переоборудованных газодизельных двигателейГайнуллин Ф. Г., Гриценко А. И., Васильев Ю. Н., Золотаревский Л. С. Природный газ как моторное топливо на транспорте. — М.: «Недра», 1986. — до этого основной формой метанового топлива для транспорта всегда был компримированный (сжатый) природный газ (КПГ).
На судах СПГ как основной вид топлива используется как на грузовых, так и на пассажирских перевозках: первым грузовым судном стал контейнеровоз Isla Bella (спуск на воду 18 апреля 2015 года); первым пассажирским круизным лайнером на СПГ стал AIDAnova (спущен на воду 21 августа 2018 года).
В России в единственном экземпляре выпущен тепловоз ТЭМ19, работающий на СПГЛокомотив с американским сердцем .На МЖД испытали тепловоз на сжиженном газе . В США и Европе появляются проекты по переводу грузового автомобильного транспорта на СПГ.
Разрабатываются ракетные двигатели, использующие в качестве топлива «СПГ + жидкий кислород» (данный вид двигателей имеет ряд преимуществ).
Способ получения СПГ получают из природного газа путём сжатия с последующим охлаждением. При сжижении природный газ уменьшается в объёме примерно в 600 разСахалинский завод СПГ . Процесс проходит в несколько ступеней — каждый раз газ сжимается в 5—12 раз и охлаждается, затем направляется на следующую ступень. Сжижается газ при охлаждении вслед за окончательной стадией сжатия. Процесс получения СПГ достаточно энергоёмок, расход энергии достигает 25 % от её количества, содержащегося в сжиженном газе.
В процессе сжижения используются различные виды установок — дроссельные, турбодетандерные, турбинно-вихревые и пр.
Устройство завода по производству СПГ Как правило, завод по сжижению природного газа состоит из: установки предварительной очистки и сжижения газа; технологических линий производства СПГ; резервуаров для хранения; оборудования для загрузки на танкеры; дополнительных служб для обеспечения завода электроэнергией и водой для охлаждения.
Технология сжижения Процессы сжижения больших заводов СПГEvaluation of LNG Technologies, University of Oklahoma 2008 : AP-C3MR — разработан Air Products & Chemicals, Inc. (APCI) AP-X — разработан Air Products & Chemicals, Inc. (APCI) AP-SMR (Single Mixed Refrigerant) — разработан Air Products & Chemicals, Inc. (APCI) Cascade — разработан ConocoPhillips MFC (mixed fluid cascade) — разработан Linde PRICO (SMR) — разработан Black & Veatch DMR (Dual Mixed Refrigerant) Liquefin — разработан Air Liquide
Способы хранения и транспортировки
Доставка СПГ — процесс, включающий в себя несколько стадий. Сначала происходит трансформация природного газа в СПГ на заводах по сжижению газа, которые обычно располагаются рядом с районами добычи природного газа. СПГ хранится в специальных криоцистернах, устроенных по принципу сосуда Дьюара. Транспортируется СПГ на специализированных морских судах — газовозах, оборудованных криоцистернами, а также на спецавтомобилях.
По прибытии газовозов сжиженный газ перекачивается в хранилище сжиженного природного газа на суше, либо в плавучие установки для хранения и ре-газификации СПГ.
При прибытии газовоза производится швартовка с хранилищем или плавучей установкой. После разгрузки — безопасное отсоединение.
При потреблении сжиженный газ подвергается регазификации и подаётся в газораспределительную систему. Регазифицированный СПГ транспортируется конечным потребителям по трубопроводамLiquefied Natural Gas (LNG) value chain ..
Считается, что транспортировка газа в виде СПГ становится более экономичной по сравнению с трубопроводом на расстояниях более нескольких тысяч километров.
На январь 2022 года в мире насчитывается около 40 плавучих установок для хранения и регазификации газа.
История 1912 год — построен первый экспериментальный завод, не использовался для коммерческих целей. В 1917 году в США был получен первый СПГ. Развитие трубопроводных систем доставки надолго отложило совершенствование этой технологии. 1941 год — в Кливленде (штат Огайо, США) впервые налажено масштабное производство сжиженного природного газа. 1944 год — первая и самая серьёзная по сей день катастрофа, унёсшая 128 жизней. Основной причиной катастрофы послужил неправильный выбор металла для танков. 1959 год — осуществлена первая поставка сжиженного природного газа из США в Великобританию на модифицированном танкере времен Второй мировой войны. В этом же году газ был поставлен из США в Японию. 1964 год — построен завод в г. Арзев (Алжир); начались регулярные перевозки танкерами; начал работать первый терминал по регазификации во Франции. 1969 год — начало долгосрочных поставок из США (с завода в городе Кенай на Аляске) в Японию — соглашения действуют более 40 лет. 1971 год — начались поставки из Ливии, завод в Марса-эль-Брега (сейчас Эль-Бурайка), в Испанию и Италию. 1972 год — производство СПГ началось в Брунее — завод в Лумуте. 1977 год — на рынок сжиженного природного газа вышла Индонезия. 1983 год — начато производство в Малайзии — объём поставок в Японию составил 8 млн тонн. 1989 год — началось производство в Австралии — объём 6 млн тонн в год. 1990-е — Индонезия становится одним из основных производителей и экспортеров СПГ в Азиатско-Тихоокеанском регионе — 22 млн тонн в год. 1997 год — Катар становится одним из экспортеров СПГ. 2009 год — запущен первый в России завод СПГ, порт Пригородное (Корсаков, Сахалинская область, проект «Сахалин-2»), объём резервуаров 200 тыс. . 2021 год — Объём реализации СПГ в мире составил 380 млн тонн. Из них 80 млн тонн реализовано на рынке Европы.
Рынок СПГ Самыми крупными потребителями СПГ в мире были Япония и Южная Корея, что связано с их крайне низкой самообеспеченностью природным газом и с тем, что островное и полуостровное положение этих стран вызывают их зависимость от поставок этого энергоносителя морским транспортомСовременные тенденции в развитии территориальной структуры международной торговли сжиженным природным газом. В 2021 году самым крупным импортером СПГ стал Китай, обогнав ЯпониюМировой рынок СПГ. Структурные особенности и прогноз развития. Среди стран-экспортеров СПГ лидируют Австралия (поставки в страны Азиатско-Тихоокеанского региона) и Катар (поставки в Европу и страны Ближнего Востока)Экономическая конъюнктура на глобальном рынке сжиженного природного газа. Быстро растет производство и экспорт СПГ в США. За 2000—2021 годы объем торговли СПГ вырос в 3,7 раза. К 2021 году доля СПГ в структуре мирового экспорта газа составила 42 %, а доля трубопроводного транспорта сократилась до 58 %.
В 2022 году многие страны Западной Европы, из-за войны России с Украиной, стремились отказаться от трубопроводного газа из России, переходя на СПГ, в основном из СШАПочему на сжиженный газ установились такие странные цены // Эксперт, 17 ноября 2022.
Страны-производители В 2018 году странами — лидерами по поставкам (чистый экспорт) сжиженного газа были (в млрд ): Катар — 104,8; Австралия — 91,8; Малайзия — 33,0; США — 28,4; (Venture Global LNG) Нигерия — 27,8; Россия — 24,9; Индонезия — 20,8; Тринидад и Тобаго — 16,8; Алжир — 13,5; Оман — 13,6; Папуа-Новая Гвинея — 9,5.
Производство СПГ в России
По состоянию на 2019 год доля России на мировом рынке СПГ составляла 6 % от общего объема. В 2018 году российский экспорт СПГ увеличился на 70 %, достигнув почти 26 млрд России удалось рекордно заработать на экспорте // Взгляд, 18 января 2019.
В СССР промышленное сжижение природного газа практически отсутствовало. Единственный в СССР завод СПГ построен в 1950-х в Московской области и предназначался для покрытия пиков потребления газа из газопровода Саратов — Москва.
В России с конца 1990-х годов определенное распространение получили малотоннажные производства СПГ для заправки автотранспорта и снабжения населения. Первый крупнотоннажный завод СПГ в России был построен в 2009 году, в рамках проекта Сахалин-2, в посёлке Пригородное на юге СахалинаПроект «Сахалин-2» — последние достижения // sakhalinenergy.ru / . Ямал СПГ: компанией «Новатэк» (владелец контрольного пакета акций), совместно с французской «Total» и китайской «CNPC», реализован проект завода по сжижению природного газа на полуострове Ямал.
Перспективы развития Согласно планам развития производства СПГ (февраль 2021) предполагалось, что в России до 2035 года появятся заводы общей мощностью до 95 млн тонн в год. «Роснефть» намерена реализовать три проекта общей стоимостью не менее 100 млрд долл.: «Дальневосточный» (строительство двух очередей, совместно с Exxon; 15 млн тонн), «Таймыр СПГ» (35-50 млн тонн), «Кара СПГ» (30 млн тонн), если компания сможет построить три этих завода, то Россия станет одним из мировых лидеров производства СПГ (как предполагалось в начале 2021 года, реализация всех трех СПГ-проектов позволит стать России одним из крупнейших производителей СПГ в мире наравне с «большой тройкой» — Катар, Австралия и США). Похожие проекты разрабатываются другими компаниями, например, в «Новатэке» («Обский СПГ», запуск которого намечен на 2025 год).
Развитая структура ГТС исполнит роль транспорта для сети СПГ-заводов, которые удобно разместить в местах с готовой инфраструктурой и рабочей силой и высоким спросом на готовую продукцию.
Ведется строительство СПГ-завода «Сахалин-1» мощностью 6,2 млн. т. в Де-Кастри в Хабаровском крае (первая очередь «Дальневосточного СПГ»). Его продукция будет востребована в Японии благодаря географической близости двух странСжиженный газ из РФ: Япония не готова к энергетическому харакири // Эксперт, 17 ноября 2022,.
Страны-потребители