Трубопроводный транспорт

Газохимия
Лекция № 3
Транспортировка газов
Лектор – к.т.н., доцент кафедры ХТТ Юрьев Е.М.
Литература
1. Лапидус, Альберт Львович. Газохимия : учебное пособие /
А. Л. Лапидус, И. А. Голубева, Ф. Г. Жагфаров. — М. :
ЦентрЛитНефтеГаз, 2008. — 447 с.
Транспортировка газов
Способы:
- В сжиженном виде (СПГ, СУГ);
- Трубопроводный транспорт;
- Транспортировка в виде синтетических жидких топлив.
Трубопроводный транспорт:
- В мире более 1 млн. км. магистральных газопроводов;
- В России – ок. 150 тыс. км магистральных газопроводов, с учетом
распред.сетей – более 1,5 млн. км;
- Малоэффективен – в 6-7 раз дороже, чем транспортировка нефти с
той же энерг. ценностью (1 км магистр.ГП – 1млн. $): каждые 200 км
д.б. ДКС, больший диаметр трубы – больше расход «металла»;
- Транспортировка газов на расстояния свыше 5 тыс. км –
нерентабельна (3 крупнейшие ГТС мира: европейская+российская,
североамериканская, ближневосточно-среднеазиатская), поэтому:
- Небольшие регионы «довольствуются» локальными ГТС;
- Большинство мелких месторождений не введены в полную
промышленную эксплуатацию.
Трубопроводный транспорт
Трубопроводный транспорт
ОАО «Газпром» (2010 г.):
- 160,4 тыс. км магистральных ГП (26 %
выработали нормативный срок, 57%
эксплуатируются 10-30 лет);
-
268 КС – 4050 агрегатов – 42 ГВт – 9%
электроэнергии России;
-
25 объекта подземного хранения газа;
-
6 комплексов по переработке газа и
газового конденсата;
-
Более 3400 газораспределительных
станций;
-
Пропускная способность – 600 млрд. м3 в
год;
-
Средняя дальность поставки газа: на
экспорт – более 4 тыс. км, в России – 2,5
тыс. км.
Магистральные газопроводы России
Газотранспортная система России
1940-50-ые гг.:
- строительство локальных ГП для газификации отдельных районов
страны (в основном, РСФСР и УССР);
1960-70-ые гг.:
- ставится вопрос о соединении локальных систем в единую,
производится подключение среднеазиатских газоносных регионов;
1980-ые гг.:
- работы по кольцеванию трубопроводов, создание единой системы
транспорта газа, организация экспорта газа, расширение городских
газовых сетей.
Газотранспортная система Европы
Основные экспортные ГП:
- Уренгой — Помары — Ужгород
(4451 км, 32 млрд.м3/г, 1420 мм,
42 КС);
«СОЮЗ» (Оренбург — Ужгород
– [Польша]) (2750 км, 26
млрд.м3/г, 1400 мм, 7,5 МПа);
- «Ямал-Европа» (Беларусь,
Польша) (4196 км, 33 млрд.м3/г,
1420 мм, 31 КС);
- «Северный поток» (Выборг –
[Балтийское море] –
Грайфсвальд) (2 нитки, 1224 км,
55 млрд.м3/г, 1220 мм, 1 КС, 22
МПа);
- «Голубой поток» (Изобильный –
[Черное море] – Анкара) (1213
км, до 16-32 млрд.м3/г, 610-1400
мм, 25 МПа);
- «Южный поток» (Анапа –
[Черное море] – Варна) (900 км,
до 63 млрд.м3/г);
Газотранспортная система Европы
140 тыс.км (1,2 млн.км) – Германия, Великобритания, Италия. В перспективе новые
ГП из России, Северной Африки, Норвегии, Великобритании, Нидерландов
Трубопроводный транспорт
Периодические повторяющиеся элементы:
компрессорная станция – участок газопровода
(больший напор)
(меньший напор)
Расстояние между КС – 100-200 км.
Газ при транспортировке теряет потенциальную энергию на:
- Трение между слоями газа;
- Трение газа о стенки трубы.
Газопроводы рассчитаны на max-давление 64, 75 атм (в перспективе, 100-120 атм).
На КС газ: сжимается до 55-120 атм, охлаждается.
Газораспределительная станция (ГРС) ← МГП → Подземное хранилище газа (ПХГ)
Газораспределительная станция
Основные функции:
- Редуцирование давления (дросселирование);
- Дополнительная очистка;
- Сбор конденсата;
- Подогрев газа;
- Одоризация;
- Регулирование, распределение и учет газа,
отпускаемого потребителям.
Давление снижается от входного
(4-7 МПа) до 0,03-0,1 МПа,
число ступеней – 1-3.
Виды ГРС
- станции на ответвлении МГП (к нас.п. или
пром.объекту), 5-500 тыс. м3/ч;
- промысловая ГРС для подготовки газа (очистка);
- контрольно-распределительные пункты на ответвлениях
от МГП к пром. или с/х объектам, для питания
кольцевой системы ГП вокруг города, 2-12 тыс. м3/ч;
- автоматическая ГРС для снабжения посёлков на
ответвлениях от МГП, 1-3 тыс. м3/ч;
- газорегуляторные пункты (ГРП), 1-30 тыс. м3/ч для
снижения давления до заданного уровня в городских ГС
высокого и среднего давления;
- газорегуляторные установки для питания ГС или
целиком объектов с расходом газа до 1,5 тыс. м3/ч.
Подземные газохранилища
Основные функции:
- Длительное (в т.ч. резервное) или краткосрочное хранение газа;
- Сезонное хранение газа (летом потребление меньше, зимой - больше);
- Хранение на случай ЧС (например, аномально холодные зимы);
- Хранение на случай «перебоев» с экспортом;
- Обеспечение надежности потребления в случае аварийных ситуаций;
Расположение:
- истощенные газовые и нефтяные месторождения;
- подземные водоносные пласты;
- соляные каверны;
- твердые горные породы;
- отработанные шахты.
В Европе – 130 шт.
Система ПХГ России может
обеспечить 15 % внутреннего рынка,
12 % экспорта.
Всего: 22 ПХГ, общий объем
– 100 млрд м3, суточная
производительность – 650 млн.м3.
Транспортировка СПГ
Свойства:
- жидкость без запаха и цвета;
- относительная плотность – ок. 0,5;
- Не токсичен;
- Температура кипения (−158)-(−163) °C.
- Теплотворная способность - 33 500 кДж/м3 (50 000 кДж/кг);
- сам по себе, не горит, не воспламеняется и не взрывается;
- При температуре окружающей среды быстро испаряется и
растворяется в воздухе;
Состав:
95 % - метан;
5 % - этан+пропан+бутан+азот.
Транспортировка СПГ
Предпосылки:
- Увеличение доли ПГ в мировом балансе энергоресурсов;
- Дороговизна строительства новых ГП и ГРС в отдельно взятых
регионах – отдаленных, труднодоступных, находящихся в
условиях сурового климата (например, из Ямала в СевероЗападный ФО – не менее 12 млрд. $).
Недостатки:
- Дороговизна;
- Сложность/технологичность;
- Требования к транспортным средствам.
Способ получения:
- (Сжатие в 500-650 раз) + (охлаждение до (-162)-(-100) °С) – в
10-30 ступеней – затраты энергии ок. 25 % содержащейся в
газе;
Транспортировка СПГ
Транспорт СПГ (постадийно):
1. Очистка, осушка и фракционирование газа;
2. Сжижение (в несколько ступеней);
3. Загрузка в танкеры.
4. Транспортировка на газовозах в танках/криоцистернах
(принцип – сосуд Дьюара);
5. Регазификация - испарение в отсутствие воздуха;
6. Транспортировка по ГП конечным потребителям.
Транспортировка СПГ
Цифры и факты (2002 г.):
- Общемировые мощности производства СПГ – 135 млн.т/г;
- 17 экспортных терминалов, 70 производственных линий;
- 140 танкеров (каждый втрое дороже нефтяных танкеров
аналогичного тоннажа, 140 тыс.м3 ≈ 180 млн. $);
Транспортировка СПГ
Цифры и факты (2002 г.):
- Потребление установкой СПГ газа на собственные нужды – ок.
140 млрд. м3
Статья затрат
Стоимость, $/т СПГ
Удельные капиталовложения на установку сжижения
180-220 в год
Себестоимость получения СПГ
250-400
Затраты на транспортировку танкером
40-83 на 1000 км
Затраты на транспортировку наземным транспортом
50 на 1000 км
Россия
Действующий:
– терминал СПГ вблизи г. Корсаков (о. Сахалин) – 9,6 млн. т в
год (2006 г.).
Планируемые:
- «Владивосток-СПГ» - 10 млн. т в год;
- д. Териберка – газ со Штокмановского месторождения;
- Балтийский СПГ;
- Завод СПГ на Ямале.
Транспортировка СЖТ
Предпосылки:
- Дороговизна строительства новых ГП и ГРС в отдельно взятых
регионах – отдаленных, труднодоступных, находящихся в
условиях сурового климата (недра арктических морей,
континентальный шельф);
- Отсутствие возможности транспорта СПГ газовозами или
строительства заводов СПГ;
- Получение потребителем более ценного и востребованного
продукта.
Суть «технологии»:
- Химическая переработка природного газа в смесь жидких УВ в
районах добычи;
- Транспортировка танкерами, трубопроводами малого
диаметра, Ж/Д транспортом (гибкая и экономичная схема);
Транспортировка СЖТ
Основной критерий применимости данного метода
транспортировки энергии ПГ – экономическое преимущество
над другими способами транспортировки.
Монетизация запасов – превращение запасов УВ в
востребованный потребителем продукт.
Собирательное название GTL-технологии (gas-to-liquid, газ-вжидкость):
- До середины 90-х гг. 20 в. – только технологии получения
экологически ультрачистых компонентов дизельного и
бензинового топлив;
- Сегодня – способ утилизации ПГ и ПНГ труднодоступных
месторождений при отсутствии транспортной структуры;
Повсеместное внедрение GTL-технологий может серьезно
изменить баланс между газом и нефтью как источниками
химических продуктов.
Транспортировка СЖТ
Возможная номенклатура продукции:
- Синтез-газ (CO+H2) – конверсия ПГ;
- Метанол;
- Жидкие УВ (компоненты бензиновой и дизельной фракций) –
непосредственно, СЖТ (СЖУ) - синтез Фишера-Тропша;
- Диметиловый эфир;
- Этилен и др.
Страны – наиболее активные «операторы» технологии СЖТ:
- Тринидад, Австралия (метанол);
- ЮАР, Малайзия (СЖУ);
- Катар, Нигерия (СЖУ, строится).
Транспортировка СЖТ