Уральские технологии малотоннажного СПГ. Соло на вихревой трубе

В октябре 2022 года ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» запатентовало новый способ сжижения природного газа. Команда LNGnews.RU связалась с пресс-центром уральского газотранспортного предприятия и попросила рассказать чуть подробнее о сути инновации в сфере технологии малотоннажного СПГ. Приводим ниже оригинальный материал Т.Пискуновой

---

Соло на вихревой трубе

За последнее десятилетие развития отечественного рынка СПГ это уже второй патент уральских газовиков на производство СПГ. Следует напомнить, что первый патент на производство СПГ и комплекс необходимого для этого оборудования был выдан ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» в 2014 году. Тогда уральские газовики защитили авторское право на технологию малотоннажного производства с помощью турбодетандерной установки. Она основана на перепаде давления между магистральным и газораспределительным газопроводами. Комплекс по сжижению был построен на площадке ГРС-4 г. Екатеринбурга в 2012 году. А СПГ, полученный этим способом, изначально предназначался для заправки экспериментального отечественного газотурбовоза, эксплуатируемого РЖД.

В этом году Федеральная служба по интеллектуальной собственности РФ зарегистрировала новый способ сжижения. Он основан на дроссельном цикле с использованием вихревых труб. Технология также реализуется за счет газа, отбираемого из линии высокого давления на ГРС, до того, как он поступит в сети низкого давления. Но в отличие от турбодетандерного цикла, производственную линию можно собрать на станции с малым перепадом давления и очень небольшим объемом идущего через нее голубого топлива, например, 20 тыс. куб. м/час. Для сравнения, разрешенная пропускная способность ГРС-4 составляет 270 тыс. кубометров. Речь идет о сельских станциях или станциях, снабжающих небольшие города. Это важно, поскольку таких ГРС больше всего и в нашем Обществе, и в целом по стране.

Авторами идеи являются руководитель проектно-конструкторского и инжинирингового центра ИТЦ Олег Мишин и начальник конструкторского отдела Вадим Шестаков. Они объясняют, что каждый отдельный элемент нового способа хорошо известен, как, впрочем, и в любом изобретении. Цикл сжижения путем дросселирования с предварительным охлаждением газа был использован нашими инженерами, например, еще на первом комплексе по производству СПГ на АГНКС в г. Первоуральске, введенном в эксплуатацию в 2001 году. Вихревые трубы тоже давно применяются в различных отраслях промышленности, включая нефтегазовую. Но предложенное сочетание обладает мировой новизной и позволяет многократно использовать полезный эффект от каждого из элементов.

Неочевидное – но вероятное

Этот способ еще дешевле, чем малотоннажное производство СПГ по турбодетандерному циклу, которое само по себе является весьма энергоэффективным и малозатратным. Обычно перед сжижением, для обеспечения приемлемого качества, магистральный газ подготавливают и очищают от примесей. Труднее всего бороться с углекислотой, и стоимость установки подготовки газа сопоставима со стоимостью оборудования для сжижения. Запатентованный способ позволяет производить СПГ в соответствии с техническим регламентом Таможенного Союза, но без предварительной очистки. Правда, на выходе готовый продукт имеет более высокую температуру, чем получаемый на более производительных установках, и не предназначен для длительного хранения и транспортировки. Но он безоговорочно подходит для заправки газомоторной техники. Также его можно использовать для работы энергетического оборудования, например, стационарных газопоршневых генераторов, котельных для собственных нужд и т.п. Единственное условие – объекты должны находиться недалеко, в радиусе до 100 км от места производства.

Кроме вихревой трубы в криогенный цикл включены промежуточные сепараторы. Вихревой эффект позволяет использовать в процессе сжижения энергию окружающей среды – атмосферное тепло или атмосферный холод в зависимости от времени года, что также снижает стоимость конечного продукта. А сепараторы в нужных точках выводят из газовой смеси нежелательные элементы без потери холода.

Работа над изобретением продолжалась довольно долго.

– Аналитические методы применимы только к бинарным смесям, а природный газ включает не менее восьми компонентов, поэтому для расчетов мы использовали специальное программное обеспечение, которое позволяет осуществлять математическое моделирование для многокомпонентных смесей, – рассказал Олег Мишин. – Решение неочевидное и требует тщательной оптимизации. Чтобы его найти, мы просчитали не менее 10–15 вариантов.

Татьяна ПИСКУНОВА

Фото предоставлены ПКиИЦ

---