1. А. В. Зинченко, студент- бакалавр Астраханский государственный технический университет
2. С.М. Арабов, студент- бакалавр Астраханский государственный технический университет
3. М.Ш. Арабов, доцент,  Астраханский государственный технический университет

Разработка технологической схемы для производства СПГ на нефтедобывающих платформах

С каждым годом по всему миру в среднем на 7% увеличивается спрос на сжиженный природный газ, как на экологически чистый и более дешевый вид топлива с высокими энергетическими характеристиками и октановым числом. В России производство данного ресурсастремительно набирает обороты: создано большое количество небольших установок по получению СПГ для удовлетворения внутренних потребностей. Кроме того, крупнейшие нефтегазовые компании РФ уже начали реализацию проектов по наращиванию сегмента торговли и применения сжиженного природного газа.

Актуальностьданной работы обусловлена экономической выгодой применения СПГ на нефтедобывающих платформах.

Цель: Разработка технологической схемы для производства СПГ на нефтедобывающих платформах.

Сжиженный природный газ - это природный газ, охлажденный до температуры сжижения (в среднем -161,5 ̊С). Его химический состав представлен преимущественно метаном, а также этаном, пропаном, бутаном и азотом.Таким образом, СПГ представляет собой нетоксичную криогенную жидкость без цвета и запаха, которая не вызывает коррозии. Возгорание данного вида топлива возможно только после испарения и при контакте с источником пламени. При этом концентрация газа в воздухе должна быть 5-15%. На открытом пространстве при нормальной температуре СПГ возвращается в газообразное состояние и быстро смешивается с воздухом. Сам по себе природный газ в сжиженном состоянии невзрывоопасен. Все это характеризует сжиженный природный газ, как достаточно безопасный источник энергии.

В жидком состоянии природный газ занимает объём в 600 раз меньше, чем в газообразном. Хранится сжиженный газ в изотермических резервуарах при атмосферном давлении и температуре кипения, которая поддерживается вследствие его испарения. Это значительно снижает затраты на его транспортировку и хранение.

Для нас самым важным преимуществом является тот факт, что сжиженный природный газ дает возможность газификации нефтедобывающих платформ, удаленных от магистральных трубопроводов на большие расстояния, путем создания резерва СПГ непосредственно на самом объекте, что намного выгоднее, чем строительства дорогостоящих трубопроводных систем.

Принцип работы установки для сжижения природного газа.

В данной работе предлагается схема установки по сжижению природного газа с применением турбодетандера и дросселей. Исследование проводилось на основе данных с МЛСП-1 им. Ю. Корчагина.

Природный газ из магистрального трубопровода под давлением 16 МПа и температурой 40 ̊С поступает в установку для сжижения природного газа (рис.1), где его охлаждают в дросселе 1, получая температуру 24 ̊С и давление 15,7 МПа, образовавшийся прямой поток охлаждается до температуры -158°С и давления 0,8 МПав турбодетандере 2, к которому подключена динамо-машина 3. Турбодетандер соединен с валом динамо-машины, которая превращает механическую энергию расширения сжатого воздуха в энергию электрическую.После прохождения турбодетандера 2 прямой потокпропускают через промежуточный дроссель4, охлаждая газо-жидкостную смесь до температуры -170 ̊С (давление после дросселя – около 0,6 МПа), и направляют в сепаратор 5, где разделяют на паровую фазу и целевую жидкость (сжиженный природный газ). После отделения паровой фазы возникает проблема с ее утилизацией вследствие слишком низкой температуры в -161 ̊С. В то же время, на платформе установлена система хладагента на основе триэтиленгликоля (60%), которая требует значительных ресурсов на его охлаждение. С целью решения данной задачи из сепаратора 5, паровую фазунаправляют в пластинчатый теплообменник 6 для охлаждения триэтиленгликоля, температура которого на входе в теплообменник составляет 40 ̊С.На выходе из теплообменника природный газ с температурой -3 ̊С отправляют на собственные нужды.

Рис. 1. Принципиальная схема установки                                                                                                      для сжижения природного газа по предлагаемому способу.

1 –дроссель, 2 – турбодетандер, 3 – динамо-машина, 4 – промежуточный дроссель,   5 – сепаратор, 6 – пластинчатый теплообменник

Таким образом, предложенная схема позволяет решить следующие задачи:

1. Получить сжиженный природный газ, позволяющий снизить экономические затраты.

2. Решить проблему охлаждения триэтиленгликоля, поступающего в систему хладагента по ЛСП-1 им. Ю. Корчагина.

Производительность установки по целевой жидкости (сжиженному природному газу) составляет 920-850 кг/ч (коэффициент сжижения газа в установке составляет 0,225-0,235).

Следовательно, использование предлагаемого способа сжижения природного газа на морской нефтедобывающей платформе позволяет осуществить производство СПГ, используя энергию, теряемую на газораспределительных станциях. При этом данная схема является достаточно эффективной для производства сжиженного природного газа.

Ориентировочный срок самоокупаемости предложенного способа сжижения природного газа составляет примерно 2,5 – 3 года.

Список литературы

1. Глубокое охлаждение. Ч.1 Термодинамические основы сжижения и разделения газов с приложением атласа диаграмм: учебник для машиностроительных и теплотехнических вузов/ Герш С. Я.– М.-Л.: Госэнергоиздат, 1957, с. 392.
2. Епифанова В.И., Аксельрод Л.С. Разделение воздуха методам глубокого охлаждения. Т.2 Промышленные установки, машинное и вспомогательное оборудование. - М.: Машиностроение, 1973, с. 568.
3. Асхаров А.М. и др. Криогенные системы: Учебник для студентов вузов по специальности «Техника  и физика низких температур». Т.1 Основы теории и расчета/ А.М. Асхаров, И.В. Марфенина, Е.И. Микулин.– М.: Машиностроение, 1996, с. 300.