В РК оценивают перспективы сжиженного метана и сероводорода
Анализ мировых энергетических проблем показывает, что в ближайшем будущем природный газ оттеснит на второй план наиболее популярные ныне энергоносители – нефть и уголь. Ожидается, что к 2020 году доля природного газа в общем энергопотреблении достигнет 45-50%, вместо «нефтяной эпохи» приходит эпоха «метана» (природного газа). Если промышленных запасов нефти, по различным прогнозам, хватит еще примерно на 20-30 лет, то газа – более чем на 100 лет, и, по мнению зарубежных экспертов, в будущем на мировом рынке газа будет доминировать именно сжиженный природный газ (СПГ). В настоящее время сектор СПГ является одним из самых динамичных в энергетической отрасли: мировое потребление сжиженного газа растет на 10% в год, тогда как газопроводного только на 2,4%.
Безусловно, производство СПГ получит развитие и займет достойное место в энергетическом потенциале нашей страны. Экологические требования к недопущению сжигания в атмосфере углеводородного сырья с каждым годом ужесточаются, что заставляет нефтегазодобывающие компании искать новые альтернативные варианты технологий утилизации попутного нефтяного газа. Ежегодные повышения цен дизельного топлива и бензина активно способствуют процессу замены их на альтернативное, более экологически чистое и дешевое моторное топливо. Газификация отдаленных населенных пунктов РК продвигается крайне медленно и требует огромных затрат. Экономисты подсчитали, что прокладка трубопроводов в некоторые населенные пункты обходится областному бюджету в огромные финансовые затраты, и получается, что переселить негазифицированные населенные пункты будет дешевле их газификации. Стоит ли в нашей стране проводить газификацию отдаленных населенных пунктов с помощью прокладки отводов от магистральных газопроводов (МГ)?
Республика Казахстан, располагающая огромным газовым потенциалом, способна занять среди СНГ лидирующее положение в области производства сжиженного газа. Для решения такой задачи необходимо использовать самые совершенные технологии в области добычи природного и утилизации попутных нефтяных газов с выделением из них товарных продуктов в сжиженном виде. Это важно для развития топливной энергетики, проведения глобальной газификации с сохранением среды обитания и восполнением сырьевой базы нефтехимии. СПГ имеет значительные преимущества перед другими энергоносителями: сжиженным газом можно в короткие сроки газифицировать удаленные населенные пункты, куда экономически невыгодно прокладывать газопроводы, доставляя СПГ потребителям автотранспортом, а как самый экологически чистый и безопасный энергоноситель использовать в качестве топлива для всех видов транспорта и в топливной энергетике. Не представляет технических проблем хранение больших объемов СПГ для снабжения промышленных районов, крупных городов и даже отдельных стран. Для хранения и перевозки СПГ используются автоцистерны – емкости типа «термос» из высоколегированной нержавеющей стали с двойными стенками и глубокой экранно-вакуумной изоляцией. СПГ – своеобразный «энергетический джинн»: при его освобождении, например, из литровой бутылки, можно получить энергию, достаточную для приготовления пищи небольшой семье в течение месяца.
Основу природного газа составляет метан, содержание которого в зависимости от типа месторождения колеблется от 75 до 99% по объему. СПГ – жидкость, примерно в 2 раза более легкая, чем бензин, кипящая при атмосферном давлении в температурном интервале от - 158°C до - 163°C, с калорийностью 10 000 Ккал/кг. Процесс сжижения уменьшает объем метана в 600 раз, при этом удельный вес СПГ почти вдвое легче воды. При переводе СПГ в газообразное состояние (газификации) его свойства соответствуют свойствам природного газа магистрального газопровода. Одна тонна СПГ составляет по объему в среднем 1350 нм3 природного газа. Как топливо СПГ имеет еще целый ряд преимуществ. Прежде всего – это пожаро- и взрывобезопасность, в случае аварийного разлива он быстро испаряется, в отличие от тяжелого пропана, который накапливается в естественных и искусственных углублениях и создает опасность взрыва. Но заводы по производству СПГ требуют огромных капитальных и эксплуатационных затрат, поэтому покупка их требует миллиардных долларовых вложений, окупаемость которых требует десятилетия.
В целях ускорения производства сжиженного природного газа в РК, на первом этапе развития, экономически оправдано ввести в эксплуатацию модульные установки на газораспределительных станциях магистральных газопроводов, с большим потреблением газа низкого давления. В настоящее время разработаны новые экономичные и эффективные способы сжижения природного газа, отвечающие экологическим требованиям, основу которых составляют специально разработанные генераторы холода. Эти генераторы холода не имеют механизмов вращения, а для работы не требуется подвода электроэнергии и применения вспомогательных рабочих смесей. Впервые в РК в Актобе прошла успешные испытания модульная установка по очистке нефтяного и сжижению природного газа производительностью 25 000 нм3/час. В целом существующая сегодня в Казахстане сеть ГРС, установленных на магистральных газопроводах вблизи густонаселенных пунктах, имеет рабочее давление до 60 кгс/см2. Использование этой энергии для сжижения газа позволяет получать продукт самой низкой себестоимости. Процесс регазифакции жидкого метана в местах его использования требует подвода энергии, что может быть использовано с дополнительной выгодой в качестве холодильников для систем хранения пищевых и сельскохозяйственных продуктов, особенно в районах жаркого климата. Сжиженный метан, производимый на ГРС, может также использоваться для обеспечения городского большегрузного автомобильного и железнодорожного транспорта экологически чистым и дешевым топливом.
Экономическая целесообразность перевода автопарка на сжиженный метан обусловлена сравнительно меньшим весом и большей вместимостью криогенных топливных баков, по сравнению с системами, использующими сжатый газ, что существенно увеличивает автопробег и грузоподъемность автотранспорта.
Бензин дорожает, и сегодня его пытаются заменить. И сжатым природным газом, и синтезированными газами, и жидкостями, например – спиртом, который гонят из самого разного сырья: от тростника до апельсиновых корок.
Основным загрязнителем окружающей среды в городах является не промышленность, а автотранспорт. На долю автотранспорта приходится 70-90% загрязнений воздушного бассейна городов. Как мера для повышения качества бензина допускается практика добавки в бензин различных химических присадок, в том числе тетраэтилсвинца – ядовитого вещества, которое выбрасывается в атмосферу, как продуктов сгорания. А в выхлопах газового двигателя нет ни вредных компонентов, ни соединений свинца. Результаты исследований токсичности автомобилей с газовыми двигателями показывают, что при использовании природного газа вместо нефтяного топлива выброс токсичных веществ в окружающую среду снижается приблизительно в 8 раз по оксиду углерода, по окислам азота – в 2 раза, по углеводородам – в 3 раза, по задымленности – в 9 раз, а образование сажи, свойственное дизельным двигателям, просто отсутствует. Именно поэтому во всем мире ужесточают требования к экологической безопасности автомобилей, вводят жесткие стандарты Евро-4, Евро-5, разрабатывается Евро-6. Поэтому во многих мегаполисах мира большинство автобусов и коммунально-дорожной техники используют только природный газ. Например, в столице Республики Корея Сеуле с 01.01.2010 к работе на городских маршрутах допускаются только газовые автобусы.
Сжиженный метан как моторное топливо не только не уступает бензину, но и превосходит его по своим свойствам. Среднее октановое число природного газа – 105 – недостижимо для любых марок бензина. Эксплуатация показала, что автомобили на газе более выносливы – в полтора – два раза дольше работают без ремонта. При сгорании газа образуется меньше твердых частиц и золы, вызывающих износ цилиндров и поршней двигателя. Оптимальная организация рабочего процесса при полном использовании положительных сторон газового топлива, таких как: высокая антидетонационная стойкость, устойчивость горения бедных смесей и др., дает существенное улучшение основных показателей двигателя. На высококалорийных газах превышение мощности относительно бензинового аналога может достигать 15-30%.
Важным преимуществом сжиженного метана является независимость его физико-химических свойств от низких температур.
Использование сжиженного метана на транспорте имеет большие перспективы. В России в конце 80-х годов прошлого столетия жидкий метан был опробован как топливо на самолете ТУ-155, который прошел успешные демонстрационные испытания на всех европейских салонах, и на нем было установлено 10 мировых рекордов.
В США НАСА успешно испытала метановый ракетный двигатель. Предполагается, что топливо на основе сжиженного метана вытеснит водородное в ракетной технике, так как имеет ряд преимуществ. Специалисты НАСА убеждены, что использование двигателей на основе жидкого метана и кислорода в космических аппаратах имеет большое будущее.
Применение горючих газов, особенно природных, наиболее выгодно в районах их добычи и переработки, а также по трассам магистральных газопроводов в газифицированных мегаполисах и промышленных центрах. Независимая транспортировка природного газа в виде СПГ позволяет уйти от возможных сложностей в переговорах по транспортным маршрутам «трубопроводных проектов». Предлагаемая схема выработки СПГ через ГРС даст большую экономическую выгоду для Казахстана, позволит сэкономить финансовые средства путем отказа от прокладки затратных отводов газа к отдаленным населенным пунктам, а также использовать СПГ в качестве газомоторного топлива, заменяя растущий ежегодно по ценам бензин и дизтопливо.
