Схема СПГ: от производства до потребителя — полный разбор технологических процессов

Сжиженный природный газ (СПГ) — это природный газ, охлажденный до температуры около -162°C, при которой он превращается в жидкость и уменьшается в объеме примерно в 600 раз. Такое сжатие позволяет эффективно транспортировать и хранить газ там, где нет трубопроводов.

В этой статье мы разберем все ключевые схемы СПГ:

Производство (сжижение) — как газ превращают в жидкость
Хранение — в каких емкостях и как хранят СПГ
Транспортировка — трубопроводная перекачка и перевозка
Регазификация — обратное превращение в газ
Заправочные станции — схема КриоАЗС

1. Полная технологическая цепочка СПГ (общая схема)

Вот как выглядит весь путь СПГ от скважины до потребителя:

ЭтапЧто происходитКлючевое оборудование Добыча и подготовка газаОчистка от CO₂, H₂O, серы, механических примесейУстановки осушки и очистки СжижениеОхлаждение до -162°C, конденсация в жидкостьТеплообменники, детандеры, компрессоры ХранениеПоддержание низкой температуры и давленияИзотермические резервуары ТранспортировкаДоставка к месту потребленияАвтоцистерны, танкеры, трубы РегазификацияНагрев и испарение обратно в газИспарители (воздушные, водяные) Выдача потребителюПодача в сеть или заправка транспортаГРП, заправочные колонки

Ниже разберем каждый этап детально.

2. Схема производства СПГ (установка сжижения)

2.1 Принципиальная схема сжижения природного газа

Исходный газ высокого давления (20–25 МПа) поступает на установку сжижения. Вот ее типовое устройство:

Основные блоки установки сжижения:

БлокНазначение Блок очистки и осушкиУдаление CO₂, H₂O, механических примесей — чтобы они не замерзли при охлаждении Блок предварительного охлажденияОхлаждение газа фреоном или другим хладагентом Блок сжижения (детандерный или азотный цикл)Основное охлаждение до -162°C через расширение газа в турбодетандере СепараторРазделение жидкой и остаточной газообразной фазы Система хранения и выдачи СПГНакопление продукта в криогенных емкостях

2.2 Типы циклов сжижения (схемы)

Для малотоннажных СПГ-установок (на ГРС, АГНКС) используют несколько типовых схем:

Тип циклаПринципПрименение Азотный циклЖидкий азот охлаждает газ через теплообменникУниверсален, безопасен, но энергозатратен Детандерный циклГаз расширяется в турбодетандере, охлаждаясь при этомЭффективен при высоком давлении на входе Смешанный (MRC)Смесь хладагентов (азот, метан, этан) каскадно охлаждает газМаксимальная эффективность на крупных заводах

2.3 Схема малотоннажной СПГ-установки

Вот как выглядит типовая схема комплекса К-СПГ-ГРС (на базе газораспределительной станции):

Газ из магистрали (высокое давление) ↓ [Блок очистки и осушки] → удаление CO₂, H₂O ↓ [Теплообменник] → предварительное охлаждение (фреон) ↓ [Турбодетандер] → расширение и охлаждение до -162°C ↓ [Сепаратор] → отделение жидкой фазы ↓ Изотермический резервуар хранения ← хранение СПГ при -162°C ↓ [Насос СПГ] → подача на выдачу ↓ [Регазификатор] → испарение в газ (если нужен газ, а не жидкость) ↓ Потребителю (в газовую сеть или автоцистерну)

3. Схема хранения СПГ

СПГ хранят при температуре кипения (около -162°C) и атмосферном или небольшом избыточном давлении.

3.1 Типы резервуаров для СПГ

Тип резервуараКонструкцияОбъемГде используется С наружной металлической стенкойДвустенный сосуд из криогенной сталидо 60 000 м³Промышленные хранилища С наружной бетонной стенкойБетонный корпус + внутренний металлический резервуардо 200 000 м³Крупные терминалы Горизонтальные цилиндрическиеКриогенные емкости высокого давлениядо 250 м³На площадках ГРС, АГНКС

3.2 Схема хранения с системой поддержания давления

В резервуаре СПГ постоянно испаряется из-за теплопритока (образуется так называемый «газ испарения» — BOG). Чтобы давление не превышало норму, применяют:

Конденсацию паров обратно — повторное сжижение
Сброс на свечу — при аварийном росте давления
Использование BOG как топлива — для котельной или газопоршневой установки

4. Схема регазификации СПГ

Регазификация — это обратный процесс: превращение жидкости обратно в газообразное состояние. Она нужна, чтобы подать газ в обычную газовую сеть.

4.1 Принципиальная схема регазификации

Жидкий СПГ из резервуара (-162°C) ↓ [Криогенный насос] → повышение давления ↓ [Испаритель] → нагрев и испарение ↓ Типы испарителей: • Открытого типа (нагрев воздухом) • С водяным подогревом • С газовым подогревом ↓ [Одоризация] → добавление одоранта (для запаха) ↓ [Газорегуляторный пункт] → снижение давления до нужного ↓ Потребителю (в газовую сеть)

4.2 Плавучая регазификационная установка (ПРГУ)

Для приема СПГ с морских танкеров используют плавучие регазификационные установки (FSRU).

Схема работы ПРГУ:

СПГ перекачивается из танкера в резервуары ПРГУ (емкость 120–250 тыс. м³)
Бортовая система регазификации испаряет СПГ (мощность до 22,7 млн м³/сутки)
Газ подается на берег по подводному газопроводу

Преимущества ПРГУ: срок строительства 1–3 года (против 4–6 лет у наземных терминалов), ниже стоимость.

5. Схема трубопроводного транспорта СПГ

Хотя СПГ чаще перевозят автоцистернами или танкерами, возможна и трубопроводная перекачка на дальние расстояния.

5.1 Схема магистрального трубопровода СПГ

Головной завод сжижения (ГЗС) ↓ [Головная насосная станция] → приемные емкости, подпорный и основной насосы ↓ [Магистральный трубопровод СПГ] → с тепловой изоляцией, под давлением 4–5 МПа, при -100...-120°C ↓ [Промежуточная насосная станция] → через 100–400 км ↓ [Промежуточная станция охлаждения] → отвод тепла от трения ↓ [Низкотемпературное хранилище СПГ] → конечный пункт ↓ [Установка регазификации] → перевод в газ ↓ Потребителю

5.2 Особенности перекачки СПГ по трубам

ПараметрЗначение Давление в трубе4–5 МПа Температура СПГ в трубе-100...-120°C Расстояние между ПНС100–400 км (больше, чем для нефти — из-за низкой вязкости) Материал трубКриогенные стали с 9% никеля (в 6 раз дороже обычных) Тепловая изоляцияОбязательна — предотвращает нагрев и регазификацию

Важно: центробежные насосы для СПГ критичны к наличию газа — при содержании газа более 2% происходит срыв подачи. Поэтому перед насосными станциями устанавливают буферные емкости для отделения газовой фазы.

6. Схема заправочной станции СПГ (КриоАЗС)

Для заправки транспорта (грузовиков, автобусов, карьерной техники) используют специальные станции — КриоАЗС.

6.1 Типовая схема КриоАЗС согласно ГОСТ Р 71296-2024

Новый ГОСТ Р 71296-2024 (действует с 01.07.2024) устанавливает требования к таким станциям.

Основные элементы КриоАЗС по стандарту:

ЭлементНазначение Резервуар хранения СПГИзотермическая емкость для запаса топлива Криогенный насосПодача СПГ под давлением к колонке ИспарительПревращает СПГ в газ (для КПГ-заправки) Топливораздаточная колонкаВыдача СПГ в бак автомобиля Система управления и аварийной остановкиБезопасность и контроль Система одоризацииДобавление запаха (требование безопасности)

6.2 Схема КриоАЗС в графическом виде

Резервуар СПГ (изотермический) ↓ Криогенный насос ↓ ↓ ↓ ТРК СПГ Испаритель (жидкая фаза) (регазификация) ↓ ↓ Заправка Заправка автомобиля КПГ СПГ

6.3 Два типа заправки

На одной станции можно организовать два вида выдачи:

ТипЧто выдаетсяДля кого СПГЖидкий газ при -162°CГрузовики с криогенными баками КПГКомпримированный газ (испаренный из СПГ)Автобусы, легковые авто с газовыми баллонами

7. Зонирование территории хранилища СПГ

По нормам пожарной безопасности (СП 240.1311500.2015) территория хранилища СПГ делится на зоны:

ЗонаЧто размещается ПроизводственнаяРезервуары СПГ, насосная, компрессорная, операторная, площадка налива ФакельнаяСтвол факела, сепараторы, дренажные емкости ПодсобнаяАзотная станция, котельная, лаборатория, насосная пожаротушения СкладскаяСклады материалов и оборудования АдминистративнаяУправление, проходная, медпункт, столовая Зона ввода ЛЭПТрансформаторная подстанция, РУ

7.1 Противопожарные расстояния

Нормы требуют серьезных разрывов между объектами:

От какого объектаДо какого объектаРасстояние Резервуар СПГЖилые и общественные здания500 м Резервуар СПГГраница соседней организации500 м Резервуар СПГАвтодорога100 м Резервуар СПГЛес хвойных пород100 м

8. Сводная схема «от скважины до колес»

Вот как выглядит полная технологическая цепочка СПГ для использования в качестве моторного топлива:

Скважина → Газопромысел → Магистральный газопровод ↓ Газораспределительная станция (ГРС) → отбор газа ↓ [Установка сжижения] → СПГ ↓ [Изотермический резервуар] → хранение ↓ [Автоцистерна] → транспортировка ↓ [КриоАЗС] → прием, хранение, выдача ↓ ↓ ↓ ↓ Заправка Регазификация Заправка КПГ СПГ в газовую сеть (автобусы) (грузовики)

Мы разобрали все ключевые схемы СПГ:

Производство — от очистки газа до сжижения в турбодетандерах или азотных циклах
Хранение — изотермические резервуары с вакуумной изоляцией
Транспортировка — автоцистерны, морские танкеры или трубы (с криогенными насосами)
Регазификация — испарители разных типов (воздушные, водяные, огневые)
Заправочные станции — КриоАЗС по ГОСТ Р 71296-2024

Каждая из этих схем имеет свои нормативные требования (пожарные расстояния, классы защиты, системы автоматики). При проектировании конкретного объекта обязательно учитывайте действующие СП, ГОСТы и требования Ростехнадзора.