Утилизация холода СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА при регазификации

Введение

Сжиженный природный газ (СПГ), в котором преобладающим компонентом является метан, в последние десятилетия прочно занял стабильные позиции в мировой торговле энергоносителями.

Как отмечено в работе [1], динамика производства и потребления СПГ свидетельствует о том, что объем мирового экспорта СПГ в 1965 году вырос до 1 млрд м³, в 1990 году – до 72 млрд м³ и в соответствии с прогнозами должен был составить в 2000 году 120–130 млрд м³, а в 2010 году – 184–212 млрд м³.

В России в настоящее время объемы получаемого СПГ пока незначительны. СПГ производится на нескольких мини-заводах, производительность которых составляет от нескольких сотен килограммов СПГ в час до одной тонны. Эти мини-заводы работают на базе АГНКС или ГРС. Однако как отмечено в статье [2] и в других работах, целым рядом проектных и научно-исследовательских организаций разработаны схемы перспективных ожижителей природного газа (ПГ), которые могут иметь производительность от нескольких тонн до нескольких десятков тонн СПГ в час. Есть все основания предполагать, что в ближайшие годы многие из этих проектов будут реализованы, что приведет к существенному увеличению производства СПГ в нашей стране.

Обычно регазификация СПГ осуществляется испарением и подогревом образовавшегося газа воздухом, газом, водой или паром, в зависимости от объема регазифицируемого газа и пути дальнейшего использования ПГ.

Однако в этом случае не используется значительное количество холода, которое заключено в СПГ. Если считать, что СПГ целиком состоит из метана, то теряется количество теплоты, которое может быть отнято от объекта охлаждения за счет скрытой теплоты парообразования, которая при Р = 0,1 МПа составляет 510,5 кДж/кг. Кроме того, может быть полезно использован тот холод, который аккумулирован в парах метана при их подогреве от состояния насыщенного пара до температуры, близкой к температуре окружающей среды. Если принять условие, что пары СН₄ при Р = 0,1 МПа будут подогреты до Т = 300 К, то тогда по данным работы [3],

q_п = i₃₀₀ – = 1200,23 – 796,1= 404,13 кДж/кг.

Полное количество теплоты, которое можно отнять при испарении и подогреве до Т = 300 К одного килограмма СН₄, составит

q₀= r + q_п= 510,5 + 404,13 = 914,63 кДж/кг.

Такое количество холода может быть утилизировано в различных областях промышленности, где производственные процессы построены на использовании техники низких температур.

В некоторых странах работа по утилизации холода регазифицируемого СПГ проводится в достаточно большом объеме. Первенство принадлежит Японии, которая является главным потребителем СПГ, производимого в мире. Там уже сравнительно давно определился ряд областей техники и народного хозяйства, где используется холод, получаемый при регазификации СПГ. Можно надеяться, что в связи с перспективами дальнейшего увеличения производства СПГ он начнет более широко применяться в различных областях промышленности и появятся новые направления, связанные с использованием холода СПГ.