Введение к работе
Актуальность темы. Природный газ является сегодня и останется на видимую перспективу жизненно важным компонентом в обеспечении глобальных энергетических потребностей ввиду своих преимуществ перед другими видами ископаемого топлива и в силу постоянно растущей в нем потребности.
Большая часть газа доставляется потребителям по трубопроводам в газообразной форме. В ряде случаев (прежде всего это труднодоступные офшорные месторождения) транспорт сжиженного природного газа (СПГ) оказывается предпочтительнее, чем другие способы доставки. Соответствующие расчеты показали, что перевозка СПГ танкерами оказывается экономически рентабельной при расстояниях от 2500 км (с учетом строительства мощностей сжижения и регазификации). Кроме того, индустрия СПГ является сегодня лидером в глобализации газовой индустрии и вышла далеко за рамки отдельных регионов, чего не было в начале 1990-х годов.
Пока спрос на СПГ растет, техническое обеспечение конкурентоспособных проектов СПГ в современной окружающей среде - не простая задача. Важной особенностью заводов СПГ является то, что большинство затратных статей диктуется специфичными параметрами -такими, как: качество сырого газа, природные и климатические условия, топография, объемы морских работ, доступность инфраструктуры, экономические и политические условия. Технический дизайн зачастую может только адаптироваться к подобным параметрам.
Поэтому особый интерес представляют технологии подготовки газа и его сжижения, которые сегодня уже используются на современных заводах. Современные заводы СПГ можно классифицировать по разным признакам. Особенно важно, что существующие заводы можно разделить на две группы - по расположению в южных и более суровых северных широтах. Исходя из этого, можно проанализировать различия этих двух групп, учесть особенности и недостатки каждой, применить опыт строительства и эксплуатации при реализации новых проектов СПГ в России, в частности в арктических условиях.
Но даже с учетом имеющегося опыта перспективное развитие арктических территорий, где находится до 25% неразведанных запасов углеводородов, может быть обеспечено в дальнейшем инновациями, дающими повышение эффективности и снижение затрат. Поэтому такие технологические идеи, как проекты плавучих установок СПГ, направленные на снижение материальных, финансовых, трудовых и временных затрат, привлекают к себе все большее внимание.
Целью настоящей работы является исследование вопросов производства сжиженного природного газа на крупных заводах СПГ в южных (ОАЭ, Иран, Катар, Оман) и северных регионах (США, Норвегия, Россия) планеты.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
исследовать процесс и хронологию развития производства СПГ, а также его особенности на южных и северных заводах СПГ;
провести анализ технологий подготовки и сжижения газа, используемых на вышеуказанных заводах;
определить зависимость номенклатуры производимых побочных продуктов от свойств газа, используемого на заводах СПГ;
изучить возможности применения плавучих установок СПГ в арктических условиях России на основе имеющегося опыта эксплуатации плавучих установок по обработке углеводородов.
Научная новизна. В данном исследовании впервые проведен комплексный анализ научных и документальных материалов по становлению, развитию и эксплуатации ряда заводов СПГ; акцент при этом делался на их особенностях и различиях. Проведен анализ спектра производимых на этих заводах побочных продуктов в зависимости от свойств используемого газа и их влияния на выбор применяемых технологий. В ходе анализа выявлены различия южных и северных заводов СПГ по технологиям подготовки и сжижения газа. Дана оценка перспектив их дальнейшего применения в арктических условиях России.
В историко-техническом плане впервые рассмотрены конструкционные и эксплуатационные характеристики плавучих установок СПГ. Проведен анализ технологий и технических средств по подготовке и сжижению газа при производстве СПГ в море; при этом выявлены особенности отгрузки и транспортировки сжиженного газа в этих условиях потребителю. Дана оценка перспектив дальнейшего применения этих технологий в арктических условиях России.
Практическая значимость. Основные положения работы используются в Уфимском государственном нефтяном техническом университете при подготовке магистров и аспирантов по направлению «Нефтегазовое дело» и могут быть востребованы другими техническими вузами и научно-исследовательскими институтами.
Материалы работы могут найти применение на российских предприятиях газообеспечения при проектировании, строительстве и эксплуатации новых заводов СПГ, при решении задач оптимизации объектов СПГ, при разработке установок СПГ, адаптированных к арктическим условиям России и российского шельфа.
Представленные в диссертации материалы по эксплуатации заводов СНГ будут полезны для создания обобщающих историко-технических трудов, посвященных развитию газового дела в России и за рубежом.
Апробация работы. Результаты диссертационного исследования представлены на: 39-ой международной конференции ICOHTEC (Барселона, Испания, 2012); 63-ей научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа, 2012); XII Международной научной конференции «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела» (Уфа, 2012); VIII международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт» (Уфа, 2012).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 5 статей, опубликованных в ведущих рецензируемых журналах в соответствии с перечнем ВАК, статьи в сборниках научных трудов (2), тезисы докладов (2).
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения; содержит 173 страницы текста, в том числе 24 таблицы, 62 рисунка, библиографический список использованной литературы из 139 наименований.
