Малотоннажные заводы СПГ: Китай нашёл уникальное решение в России.

Российские блоки сжижения природного газа установлены уже на десяти предприятиях в разных регионах Китая.
Китай планомерно снижает долю "грязных" энергоносителей в экономике в пользу экологичных источников. В рамках этой политики правительство наращивает потребление природного газа, и касается это не только крупнотоннажных поставок, но и малогабаритных производств сжиженного природного газа (СПГ) на сырье из собственных месторождений. Как и в случае с другими газовыми проектами, большую роль для Китая здесь играет тесное сотрудничество с российским производителем. Корреспондент ИА REGNUM побывал на одном из китайских предприятий, которые используют российские блоки ожижения для производства СПГ.
Природный газ до сих пор составляет весьма незначительную долю в энергобалансе Китая. Государство взяло курс на изменение ситуации, а потому в том числе поощряет инвестиции среднего и малого бизнеса в малотоннажные заводы СПГ. По данным на 2017 год, число заводов такого типа составляло около 190 единиц — эти производства главным образом удовлетворяют бытовые потребности населения в отоплении и направлены на снижение объёмов потребления угля.
Китайский рынок малотоннажных предприятий СПГ в настоящее время стал самым крупным в мире, и российские производители твёрдо застолбили на нём своё место. Поставщиком основного оборудования для малотоннажных китайских заводов СПГ из России является ПАО "Криогенмаш", чьи блоки сжижения природного газа вносят вклад в газификацию районов страны с 2006 года: всего они установлены уже на десяти предприятиях в разных регионах Китая.
Последним введённым в эксплуатацию стал завод в провинции Хунань — его запустили в конце 2018 года.
"Цикл высокого давления хорошо известен в мире, но обычно ожижается примерно треть от поступившего из компрессора газа, а всё остальное должно быть отдано дальше в газопроводную сеть. Особенность наших блоков, которые мы поставили сюда, заключается в том, что происходит почти 100%-е ожижение за исключением незначительной части низкокипящих компонентов, которые выводятся из системы", — пояснила генеральный директор ПАО "Криогенмаш" Мария Соколова.
Установка на базе дроссельно-эжекторного цикла работает следующим образом: природный газ очищают от примесей углекислого газа и сероводорода, осушают, сжимают в компрессоре до высокого давления, охлаждают в теплообменнике, а затем расширяют в активном сопле эжектора.
Образовавшуюся при этом парожидкостную смесь разделяют в сепараторе. Жидкую фазу из сепаратора в качестве продукта отводят в систему хранения и затем потребителю. В свою очередь паровая фаза из сепаратора обратным потоком направляется в теплообменник для рекуперации холода.
После теплообменника обратный поток смешивается с новой порцией очищенного газа и направляется на вход в компрессор. Энергию расширения холодного потока газа используют в активном сопле эжектора для дожатия пассивного потока (паров СПГ) до давления обратного потока, что позволяет производить СПГ с давлением 0,3-0,4 МПа при давлении обратного потока 0,6-1,2 МПа. Это соответствует давлению газа в газовых сетях. Использование эжекторов повышает энергетическую эффективность дроссельной установки на 15-20%.
Как правило, в природном газе содержится небольшое количество низкокипящих компонентов — азота, водорода и гелия. При работе установки низкокипящие компоненты накапливаются в циркулирующем газе, в результате чего снижается производительность установки по СПГ. Для недопущения накопления низкокипящих компонентов предусмотрена их отдувка (желательно с минимальными потерями основного компонента природного газа — метана). В процессе создания блоков ожижения СПГ-установок ПАО "Криогенмаш" была разработана технология отдувки низкокипящих компонентов, защищенная патентом на изобретение.
Таким образом, преимущество такого блока ожижения заключается в том, что его можно установить на "окончание" газопровода без необходимости отдавать неожиженный газ дальше по сети другому потребителю.
Вторая особенность оборудования "Криогенмаша" состоит в том, что оно особенно хорошо себя проявляет в суровых природных условиях и при нестабильной подаче трубопроводного газа: например, в случае скачков давления в трубопроводе блоки не потребуют больших затрат на переналадку, легко отключаются и так же легко включаются заново. Первый СПГ установка производит уже спустя 20 минут после запуска.
"Есть заказ включить блок? Произвели необходимое вам количество СПГ, выключили его. Ни одна другая криогенная система, что на внешнем азотном цикле, которая также работает на технологии "Криогенмаша", что на смешанном хладагенте — ничто не работает так гибко, как эта. Другие системы настраиваются в рабочий режим 7-8 часов и столько же выходят из режима. Может всякое произойти в горах: оборвались электрические провода, электричество пропало или на газ квоту сегодня дали, а завтра нет. В таком рваном режиме эта технология высокого давления работает особенно хорошо", — пояснила Соколова.
Наконец, заводы такого типа требуют сравнительно небольших капиталовложений. В то время как объекты "большой" газовой отрасли обходятся в миллиарды долларов, малотоннажный завод СПГ стоит в Китае около 10 млн. В результате окупаемость такого завода составляет порядка 2,5-3 лет.
Такая удобная технология, впрочем, обходится не без издержек: с точки зрения энергоэффективности эти блоки ожижения оказываются одними из худших, требуя порядка 0,63-0,7 киловатт электроэнергии на килограмм получаемого СПГ, в то время как у крупнотоннажных заводов СПГ показатель в районе 0,25-0,27, на смешанном хладагенте — 0,45-0,5.
Тем не менее это в полной мере компенсируется гибкостью и неприхотливостью системы. Так, средняя цена СПГ в Китае варьируется около 350-400 долларов за тонну, зимой она может многократно возрасти, после чего так же резко снизиться до стандартного значения. Именно Россия смогла предоставить подходящую для таких условий технологию — в значительной степени благодаря наследию отечественной космической отрасли.
"Раньше этот цикл использовался в космических технологиях СССР. Такой же механизм применялся в гелиевых рефрижераторах, где также использовались эжекторы. Мы накопили тридцатилетний опыт работы в этой области, и вот замечательный пример трансформации от космоса до узкоприкладных технологий для народно-хозяйственных нужд. Уже 20 таких блоков довольно успешно работает в Китае: на нескольких объектах их стоит по два и по три. Это основное оборудование для таких заводов", — пояснил глава представительства "Криогенмаш" в Пекине Вячеслав Кузнецов.
В то время как на таких заводах часто стоят вспомогательные устройства китайского производства (например, холодильные машины, предварительно охлаждающие газ для необходимой температуры для повышения производительности и эффективности процесса сжижения), сами блоки сжижения газа — дроссельно-эжекторный цикл высокого давления — полностью российского производства. По этой технологии российской стороной в Китае был защищён соответствующий патент.
"Была борьба на начальном этапе внедрения на китайский рынок. Но мы победили. Существует предвзятое мнение, что китайцы только и ждут, как копировать технологии. Нет — это законопослушные люди, просто надо самостоятельно следить за защитой своих технологий", — отметил Кузнецов.
В настоящее время рынок малотоннажных производств СПГ в Китае уже стабилизировался, однако процесс производства поставлен на поток, и теперь "Криогенмаш" намерен выйти на рынки Юго-Восточной Азии и Тихоокеанского региона: Папуа-Новой Гвинеи, Индонезии, Малайзии, где в таких мини-заводах существует большая потребность. В настоящее время уже идут соответствующие переговоры, российскому производителю оказывается поддержка на официальном уровне.
В портфеле предприятия малотоннажные блоки производства СПГ пока занимают долю незначительную, однако руководство "Криогенмаша" возлагает на их перспективы большие надежды. Связаны они при этом не только с производством на экспорт, но и со сбытом на Родине, чему, впрочем, пока что препятствуют чрезмерно жёсткие нормативы по установке — сейчас по всей России действует всего около дюжины таких малых заводов.
"В России гораздо жёстче нормы безопасности, поэтому и строительство малотоннажного завода СПГ получается значительно дороже. У нас такая установка будет стоить 12-15 млн долларов при схожих условиях (как в Хунане). У нас порядка десяти запросов в месяц приходит на такие заводы СПГ. Это порядка 120-150 запросов в год. Готовый перспективный спрос достаточно большой, и для суровых условий эксплуатации лучше предложения нет. Это не самая энергоэффективная вещь, но зато для условий, близких к России, это хорошо", — добавила генеральный директор ПАО "Криогенмаш" Мария Соколова.
По её словам, в перспективе в России может появиться до 100 малотоннажных производств по сжижению газа.
ПАО "Криогенмаш" является крупнейшей компанией в России по производству технологий и оборудования для разделения воздуха, по снабжению техническими газами и разработке комплексных решений по переработке попутного, природного газа и СПГ. На оборудовании, изготовленном ПАО "Криогенмаш", выпускается около 80% годового объема производства технических газов в России.