Физико-химические свойства природного газа: СПГ

Одна из основных страниц сайта уже содержит основные свойства сжиженного природного газа. В качестве дополнения здесь приводится некоторая более детальная информация. Напомним, что СПГ – это криогенная жидкость, являющаяся смесью углеводородов ряда С14 с содержанием метана более 80%. Количество углеводородов ряда С58 в составе сжиженного природного газа допустимо, но ограничено долями процента и должно контролироваться, так как их повышенное содержание будет приводить к запарафиниванию поверхности криогенных технологических узлов.

Компонентный состав сжиженного природного газа
Источник: dolgikh.com
Показатель Норма, %
Объемная доля метана 92±6
Объемная доля этана 4±3
Объемная доля пропана и более тяжелых углеводородов 2,5±2,5
Объемная доля азота 1,5±1,5
Массовая доля сероводорода и меркаптановой серы не более 0,005
Типичный состав СПГ различных производителей
Источник: Oil&Gas Journal
Производители СПГ Мольные доли фракций, %
Метан Этан Пропан Бутаны Пентаны
Das Island, Абу Даби 87,10 11,40 1,27 0,14 0,00
Whintnell Bay, Австралия 87,80 8,30 2,98 0,88 0,00
Bintulu, Малайзия 91,20 4,28 2,87 1,36 0,01
Arun, Индонезия 89,20 8,58 1,67 0,51 0,02
Lumut, Бруней 89,40 6,30 2,80 1,30 0,00
Bontang, Индонезия 90,60 6,00 2,48 0,82 0,01
Ras Laffan, Катар 89,60 6,25 2,19 1,07 0,04

Физические свойства СПГ

Физические свойства сжиженного природного газа зависят от компонентного состава и от давления. Например, для плотности в различных источниках указываются следующие диапазоны значений: 370-430, 430-470, 410-500, 400-420 кг/м3. В нижеследующей таблице отражены изменения плотности и температуры кипения СПГ в зависимости от различных значений избыточного давления и компонентного состава газа.

Зависимость плотности и температуры кипения СПГ от состава газа и избыточного давления
Источник: dolgikh.com
Давление, МПа Состав, % метана Молекулярная
масса, кг/кг·моль
Плотность, кг/м куб. Температура
кипения, °C
0,5 97 16,7 392 –135
80 20,9 459 –132
0,0 97 16,7 422 –162
80 20,9 495 –160

Основные физические характеристики сжиженного газа

  • Температура кипения при атмосферном давлении: –162°C
  • Плотность сжиженного газа при атмосферном давлении: 420 кг/м3
  • Низшая теплота сгорания (при 0°C 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°C (830 К)

В процессе регазификации СПГ из одного объема жидкости при стандартных условиях (21°C, 1 атмосфера) получается около 618 объемов природного газа. Жидкий газ обычно хранится в изотермических резервуарах при температуре кипения, которая поддерживается за счет испарения СПГ.

При сжижении природного газа повышается как калорийность газа, получаемого последующей регазификацией, так и самого СПГ. С одной стороны, в процессе сжижения удаляется углекислый газ, а с другой – ШФЛУ, входящая в состав СПГ, повышает калорийность, так как этан, пропан и бутаны обладают большей высшей теплотой сгорания (высшей удельной теплотворной способностью), чем метан (на кубометр газа или на кубометр СПГ; если сравнивать по весу, то выигрыш незначителен). Этот аспект можно учесть, проводя экономические расчеты за поставляемый СПГ на калориметрической основе (а не на волюметрической). Для примера, расчеты показывают, что энергетическая ценность СПГ, получаемого из газа нижнего мела месторождений полуострова Ямал, может достигать 23 MBTU/м3 (24,5 ГДж/м3), что на 10% больше, чем для СПГ, получаемого из сухого газа.

Примечание:

Высшая теплотворная способность газа в жидком виде при 15°C:

  • Метан – 16,672 ГДж/м3 (рассчитано условно как для идеального газа)
  • Этан – 18,459 ГДж/м3
  • Пропан – 25,358 ГДж/м3
  • n-бутан –28,715 ГДж/м3)