Развитие технических средств и технологий морского транспорта сжиженных газов

• Автор: Хасанов, Ильнур Ильдарович
• Шифр специальности: 07.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 160 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1 Развитие танкерного флота для транспортировки сжиженных нефтяных газов

1.1 Физико-химические свойства сжиженных нефтяных газов

1.2 Становление и развитие морских перевозок сжиженных нефтяных газов

1.3 Конструктивные особенности танкеров СНГ

1.4 Перспективные направления развития рынка потребления СНГ

Глава 2 Развитие техники и технологий морских перевозок сжиженного природного газа

2.1 Основные физико-химические свойства сжиженных природных газов

2.3 Становление и развитие морских перевозок сжиженного природного газа

2.4 Конструктивные особенности танкеров СПГ

2.5 Общая классификация судов для транспортировки сжиженных газов
2.6 Перспективы развития и использования сжиженного природного газа
Глава 3 Двигатели внутреннего сгорания, используемые на танкерах СПГ и СНГ..
3.1 История развития двигателей внутреннего сгорания
3.2 Современные двухтопливные газодизельные установки
3.2.1 Двигатель ^^айвНа 50 БГ. Технические характеристики и экусплуатация
3.2.2 Танкер для перевозки сжиженного природного газа, использующий двухтопливную дизель-электрическую силовую установку
3.2.3 Атомные энергетические установки надводных кораблей
3.3 Особенности бункеровки топлива для судов на сжиженном природном газе ... 116 Глава 4 Перспективы развития танкеров СПГ в условиях Арктики
4.1 История освоения Северного морского пути
4.2 Современное состояние и перспективы развития СПГ танкеров
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение
Транспортировка морем СПГ всегда является частью всей промышленности природного газа, которая требует огромных вложений в исследование и разработку газовых месторождений, заводов по сжижению, погрузочных терминалов и хранилищ.
С открытием в 20-30-е годы XX века крупных месторождений природного газа в США, расположенных вдали от районов его потребления на первый план вышли вопросы дальнего транспорта газа. Наряду с исследованиями в области трубопроводного транспорта нефтегазовые компании проводили исследования по сжижению газа для его перевозки по железнодорожным путям и в наливных судах [6, 22].
В мире отмечается быстрый темп роста потребности на сжиженные нефтяные газы. Наиболее энергично развивающиеся рынки - Китай и Индия, страны, которые в геополитическом расположении благоприятны для налаживания обеспечения продуктов газопереработки из России [20].
На фоне общего масштаба производства энергии, который за крайние 30 лет в мире возрос на 60%, газовая промышленность получила большое развитие. Добыча углеводородных газов (природного газа, нефтяного газа) возросла на 140%, добыча нефти возросла на 30%, угля на - 45%.
В соответствии с этим часть углеводородных газов в мировом энергобалансе увеличилась с 15 до 30%. Прогнозы экспертов демонстрируют, что тенденция опережающего увеличения добычи и использования газа в перспективе увеличится и газовая промышленность будет лидером структурного совершенствования международного энергетического баланса. Свойства углеводородных газов-(теплотехнические, экологические и экономические) преображают их в идеальный продукт для энергоснабжения в новом мире. Газ, по сравнению с иными видами органического топлива, в наибольшей степени экологически чистый вид, т.к. совокупное выделение загрязняющих веществ на единицу полезного применения энергии у газа намного ниже, чем у других топлив. В связи с этим, углеводородные

газы не только восполняют заметную часть потребности в мощности и химическом сырье, но и предстают как мощный фактор технических результатов и социального развития общества. По рецензиям экспертов, общий объем добычи углеводородных газов с 3 трлн. м3 (в настоящее время) вероятнее всего в 2050 году вырастет до 5 трлн. м3. Изведанные мировые запасы газа огромны и составляют 168 трлн. м3 и систематически пересматриваются в сторону увеличения. Они скоплены в двух основных регионах - в России и на Ближнем Востоке.
Экономичность перевозки природного газа морем сравнительно с трубопроводным транспортом повышается:
- по мере нарастания дальности перевозки (по расчетам, морская транспортировка СПГ на расстояние 5000 км будет не дороже перекачки по магистральному трубопроводу на дистанции 2500 км);
- по мере нарастания полезной грузоподъемности танкеров-метановозов и увеличения коэффициента загрузки этих танкеров;
- при сочетании процесса сжижения метана с иными процессами глубокого охлаждения, обычно применяемыми для получения кислорода, азота и водорода [4].
На современном этапе развития мировой рынок сжиженного природного газа (СПГ) характеризуется быстрыми темпами роста, увеличением числа игроков и обострением конкурентной среды [4]. В настоящее время перевозку СПГ на этом рынке обеспечивают 365 специализированных судов-газовозов, большинство из которых зафрахтовано на длительный срок.
Морская транспортировка природного газа в сжиженном виде зародилась и начала развиваться под влиянием двух факторов. Первый - рост мирового потребления газа в районах с дефицитом этого вида топлива, куда было не всегда возможно (или совсем невозможно) доставить газ традиционным способом - по трубопроводам. Вторым фактором послужило изобретение криогенных технологий, которые позволили сжижать газ за в результате его охлаждения до экстремальной температуры (-163°С) и сильного сжатия (в 600 раз). Последующее развитие и удешевление криогенных технологий открыло путь к их коммерческому использованию и широкому распространению.
Таблица 3 - Зависимость плотности и температуры кипения СПГ от состава газа и
избыточного давления
Давление, МПа Состав, % метана Молекулярная масса, кг/кг-моль Плотность, кг/м куб. Температура кипения, °С
0,5 97 16,7
80 20,9
0,0 97 16,7
80 20,9
Основные физические характеристики сжиженного газа [51,62] :
- температура кипения при атмосферном давлении: минус 162°С;
- плотность при атмосферном давлении: 420 кг/м3;
- низшая теплота сгорания (при 0°С и 101,325 КПа): 35,2 МДж/м3(или 11500 ккал/кг);
- пределы воспламенения при газификации: 4... 16% (объемных);
- минимальная температура воспламенения газовоздушной смеси: 557°С (830 К).
Типичный состав СПГ различных производителей представлен в таблице 4.
Таблица 4 - Типичный состав СПГ различных производителей
Производители СПГ Мольные доли ф □акций, %
Метан Этан Пропан Бутаны Пентаны
Das Island, Абу Даби 87,10 11,40 1,27 0,14 0,
Whintnell Вау, Австралия 87,80 8,30 2,98 0,88 0,
Bintulu, Малайзия 91,20 4,28 2,87 1,36 0,
Arun, Индонезия 89,20 8,58 1,67 0,51 0,
Lumut, Бруней 89,40 6,30 2,80 1,30 0,
Bontang, Индонезия 90,60 6,00 2,48 0,82 0,
Ras Laffan, Катар 89,60 6,25 2,19 1,07 0,
В процессе регазификации СПГ из одного объема жидкости при стандартных условиях (21 °С, 1 атмосфера) получается около 618 объемов природного газа. Жидкий газ обычно хранится в изотермических резервуарах при температуре кипения, которая поддерживается за счет испарения СПГ.