Почему большие объемы жидкостей или газов выгоднее транспортировать с помощью трубопроводов кратко

Обновлено: 03.07.2024

Порой перевозку сжиженного природного газа и прокачку его по трубопроводам противопоставляют. Однако мировой, в том числе и российский, опыт показывает — трубопроводы и транспортировка СПГ не конкуренты, а партнеры. Только нужно четко понимать, где какой метод наиболее приемлем и экономически выгоден.

Сжиженный природный газ занимает объем в 600 раз меньший, чем газообразный, при атмосферном давлении. Эта жидкость в два раза легче воды. Но, чтобы природный газ перевести из газообразного состояния в жидкое, его надо охладить до минус 160 градусов. Разумеется, перед этим его нужно очистить от примесей.

Охлаждение газа до такой температуры требует больших затрат энергии — технология сжижения связана с последовательным сжатием и резким расширением газа, в результате чего его температура понижается и он не начнет выпадать в виде росы. Таким образом, на этот процесс уходит примерно 25% всей энергии, заключенной в газе, то есть, если у нас есть 1000 кубометров газа при нормальном давлении, то 250 кубов мы потратим на то, чтобы оставшиеся 750 сделать жидкими.

Но почему тогда существует и развивается такой сложный способ транспортировки? Дело в том, что месторождения газа далеко не всегда располагаются достаточно близко к потребителям. Пример Нидерландов, где расположено очень крупное газовое месторождение Гронинген, — скорее тот самый случай, когда исключения подтверждают общее правило.

Например, одним из крупнейших поставщиков СПГ является Катар, а потребителями его газа — Китай, Япония, Индия, страны Азиатско-Тихоокеанского региона (АТР). Япония сегодня на сто процентов зависит от сжиженного газа. Можно ли представить себе трубопровод от Катара до Японии? Очень сложно.

Специалисты считают, что чем дальше находится источник газа, тем больше уравниваются транспортировка по трубам и в сжиженном виде. Современные газовозы на маршрутах длиной 2,5–3 тысячи км могут конкурировать с доставкой газа по трубам. Тем более что в мире есть маршруты, где прокладка трубопроводов крайне опасна в связи с возможностью их умышленного повреждения.

Но газовозы — это доставка газа по морю. А потребители могут жить в отдалении от берегов, также в отдалении могут находиться и месторождения газа. А это значит, что выстраивается транспортная цепочка: месторождение — магистральный трубопровод — СПГ-танкеры (магистральный и местный трубопроводы) — потребитель. И здесь уже нет никакой конкуренции — каждый элемент цепочки важен и должен быть оптимизирован под возможности соседнего звена.

Здесь нужно учесть, что СПГ-танкер может принять жидкий газ только на специальном терминале, и выгрузить его он тоже может только на специальном терминале, который произведет регазификацию полученного СПГ. Это ограничивает возможности СПГ-перевозки, и этим она кардинально отличается от перевозки нефти.

Примером такого комплексного решения, объединяющего плюсы каждого из типов транспортировки является газотранспортная система на острове Сахалин. Месторождения газа находятся на шельфе острова в его северной части. Инженерно-геологические условия там далеко не самые лучшие, чтобы строить завод по сжижению природного газа, да и место для терминала СПГ далеко не самое удобное. Поэтому север острова связан магистральным газопроводом с его югом, где в Анивском заливе стоит и завод по сжижению газа и СПГ-терминал. Кстати, для СПГ-танкера, идущего из Японии, путь сокращается более чем на 1000 километров.

Аналогичная система существует и в Европе: такие страны, как Испания, Португалия, Франция, Италия и Греция, имеют развитую систему приема СПГ. При этом Испания имеет магистральные газопроводы, связывающие ее с Францией. И хотя испанцы получают 60% газа в виде СПГ, они имеют также и трубопроводы из Алжира, который является для Испании важным поставщиком газа.

Например, в то время как Евросоюз ищет все новые пути поставок газа, Россия планирует строительство новых СПГ-заводов: в Ленинградской области, а также у полуострова Ямал. Они также будут своего рода продолжением уже существующих или строящихся магистральных газопроводов. Продажа сжиженного газа позволит выйти на новые рынки в Европе и за ее пределами.

Таким образом, магистральные трубопроводы и транспорт СПГ могут быть необходимыми элементами одной системы добычи и доставки потребителям природного газа. В конечном счете гармонизация доставки приведет к снижению цены для потребителей и соответственно к росту популярности этого энергоносителя.

Трубопроводы в наше время — один из важнейших видов транспорта. Мы постоянно пользуемся тем, что нам в квартиру доставляют водопровод и газопровод, без их работы жизнь в городе становится невыносимой. Какие еще виды трубопроводов существуют и в чем их преимущество перед другими видами транспорта?

Преимущества трубопроводной транспортировки:

инфраструктура имеет малые затраты на эксплуатацию;
этот транспорт работает круглосуточно и с высокой скоростью;
при его работе нет проблем переполнения или перегрузки;
не нужна упаковка и возврат опорожненных контейнеров;
система работает независимо от того, на какой местности расположен трубопровод.

К сожалению, этот вид транспорта недостаточно защищен от разного вида диверсионной деятельности и очень уязвим в случае войны. Рассмотрим, что именно перекачивают по трубопроводам.

Газопроводов в мире построено больше всего. Первый газопровод был построен в Китае около 4300 лет назад. Газ подавался по бамбуковым трубам от месторождения к находившимся неподалеку потребителям для получения света и тепла, для выпаривания соли из соляного раствора. По трубам газ шел за счет избыточного давления в газовом пласте под землей, потому газопровод не мог быть слишком длинным. Впоследствии газопроводы большой длины от месторождений к потребителям начали строить только в XX веке.
Первый газопровод для доставки газа потребителю был построен в 1825 году в США , в городе Фредония. А первый магистральный газопровод длиной 195 км был построен тоже в США 1891 году, он шел от газовых промыслов на севере штата Индиана до Чикаго .
В начале XX века строительство газопроводов в США продолжилось, в 1928—1932 годах были построены магистральные газопроводы от месторождения Панхендл в Чикаго (1570 км) и Детройт (1375 км).

В Европе в Польше первый газопровод от месторождения в Дашаве до Стрыя был построен в 1924 году, впоследствии был продолжен до Львова. С середины XX века строительство транспортных газопроводов ускорилось. В СССР тоже началась газификация промышленности и страны и началось крупное строительство транспортных газопроводов от месторождений к потребителям. В наше время вся Западная Европа газифицирована, активно продолжается газификация России .

Нефть и нефтепродукты

Принцип создания нефтепроводов обосновал в 1863 году Дмитрий Иванович Менделеев , а уже в 1878 году на Апшеронском полуострове был построен первый нефтепровод длиною 10 км, который шел на нефтеперерабатывающие предприятия Баку от Балаханского месторождения.
В наше время нефтепроводов построено около 200 тысяч км, чемпион тут — Россия : более 80 тысяч км нефтепроводов — российские.

Вода и фекалии

Общей статистики по водопроводам и канализации я не нашел, но, например, в Питере, который по размерам находится в общемировой статистике всего лишь на 45 месте, общая длина водопроводов немного меньше 8000 км. Так что общую длину водопроводов, по моим прикидкам, следует оценить в несколько сот тысяч километров. Примерно той же длины должны быть и канализационные трубы.

Водород

Шламопроводы

Рудные концентраты или уголь иногда бывает выгоднее транспортировать от места производства до порта не в контейнерах, на автомобилях или по железной дороге, а в виде водной суспензии по трубопроводу. Концентрат смешивают с водой и перекачивают по трубам туда, куда необходимо. После перекачки концентрат отделяется от воды, вода проходит систему фильтров для очистки, а высушенный концентрат попадает в порт.

В Огайо в конце 1950 г. были построены два шламопровода для транспортировки угля. В Тасмании ( Австралия ) в 1967 году был построен 80-километровый шламопровод для транспортировки железной руды. В Индии работают два шламопровода длиной более 250 км. В настоящее время в Бразилии производится проектирование шламопровода длиной 525 км для транспортировки железорудного концентрата.

Этанол

По этанолопроводу Тампа-Орландо, длина которого составляет 136 км, в год перекачивают 1.9 млн тонн спирта. Спирт в США используется в качестве добавки к топливу.
При транспортировке спирта возникают проблемы, спирт является причиной сильной коррозии труб. Потому трубы для этанолопровода делаются из специальных сталей, мало подверженных коррозии.

Аммиак

Транспортируется по трубам и аммиак. В наше время в эксплуатации находятся несколько аммиакопроводов, самый длинный из них — Тольятти-Одесса, длина которого составляет 2417 км, а мощность достигает 2.5 млн тонн в год.
Аммиак при транспортировке находится под давлением 35 атмосфер, он охлажден до +4 градусов. Ввиду высокого давления продукта толщина стенок трубопровода увеличена до 13 мм. Для соблюдения температурного режима аммиака стенки трубопровода двойные, в них закачан азот.

В Канаде эксплуатируется серопровод Кэролайн-Шанц длиной 41 км, по нему в год перекачивается 1.9 млн тонн продукта в год.
Прокачка серы весьма сложна. Сера становится жидкой при температуре 120−140 градусов, потому на всей длине трубопровода производится подогрев. Стенки трубопровода двойные, между ними закачиваетя очень горячая вода, обеспечивающая сохранение температуры перекачиваемого продукта.

Молоко

В Голландии между островом Амеланд и городом Холвердом на материке с 1978 по 1994 год работал 15-километровый молокопровод, 8 км которого проходили под морем. Ежедневно по трубопроводу перекачивались 30 тонн молока, произведенного на острове.

В 2016 году в бельгийском городе Брюгге был построен первый в мире пивопровод. Труба длиной 3 км. Труба имеет подземное залегание, по ней перекачивается 4000 литров пива в час. Пиво перекачивается из пивоварни De Halve Maan, расположенной в центре Брюгге , на окраину города, в промзону, где происходит дальнейшая обработка продукта.
Пивопровод дал огромную прибыль пивоварне, ибо теперь не надо перевозить большие объемы пива по очень узким улицам старинного города. Теперь на пивоварне только варят пиво, а заполнение бутылок и бочонков происходит в промзоне на окраине.

Рассол

В Австрии , в деревне Гальштат, много веков добывают соль. Для транспортировки добытого продукта в 1595 году был построен солепровод. Было выдолблено 13.000 стволов деревьев и по полученной трубе от Гальштата до Эбензее на расстояние 40 км перекачивался рассол. Я встречал раньше информацию про то, что есть трубопроводы, по которым перекачивается подсолнечное масло и что-то еще. Но сейчас не сумел найти подтверждения. Не удивлюсь существованию каких-либо еще более экзотичных трубопроводов!

Подготовка вещества

Прежде чем добытый из скважины газ начать транспортировать, его соответствующим образом готовят.

Процесс подготовки вещества включает в себя следующее:

Многоступенчатая процедура удаления примесей, повреждающих оборудование. Первый этап очистки проводится по месту добычи, второй – внутри специальных сепараторов. Третья стадия реализуется на компрессорных установках.
Выведение из состава смеси лишней влаги с помощью поглотителей. Если это не сделать, вещество начнет кристаллизироваться и забивать трубы. Еще один способ осушения природного газа – использование дросселирования или охлаждения.
Введение в состав топлива добавок, придающих природному газу специфический аромат. Очищенное от примесей вещество полностью лишается запаха (как следствие, его утечка может оказаться незамеченной). Данная проблема решается путем ввода в состав смеси ароматизатора.

После подготовки топливо можно транспортировать одним из перечисленных ниже способов.

Особенности перемещения посредством труб

В нашей стране большая часть природного газа доставляется потребителю посредством трубопроводов. Для газовых магистралей характерно значительное сечение и способность выдерживать внутреннее давление от 75 атм. Для его поддержания на нужном уровне используются компрессорные станции.

Надежность газотранспортной системы

Преимущества и недостатки

К несомненным достоинствам транспортировки природного газа посредством трубопроводов можно отнести следующее:

небольшие финансовые затраты на перекачку;
высокая скорость доставки больших объемов топлива к заказчику;
бесперебойность работы (система функционирует круглосуточно в автоматическом режиме);
минимизация потерь при транзите;
простота использования и обслуживания магистралей;
отсутствие утечек в окружающую среду.

Имеются у этого метода и некоторые минусы:

во время перекачки газу приходится преодолевать внутренне трение;
необходимость капиталовложений на обустройство и обслуживание линий;
проблемы с применением в регионах с суровым климатом;
невозможность перекачки сжиженного газа;
нужда в периодическом ремонте трубопровода;
статичность первоначального маршрута ГТС.

Тарифы

Тарификация используется компаниями, владеющими газовыми магистралями.

На формирование тарифа на услуги по транспортировке газа оказывают влияние следующие факторы:

ценообразование со стороны государственных органов;
специфика заключенных между организациями соглашений;
предполагаемый уровень инфляции на определенный договором период;
затраты на обслуживание и ремонт ГТС;
специальные надбавки к тарифам на услуги по транспортировке топлива посредством ГТС (они взымаются в качестве поддержки расширения газификации).

При расчете тарифов за основу берется документ, разработанный по заказу Кабинета Министров в 2000 году. Расчет надбавок на транспортировку регулирует постановление Правительства РФ №179 от 21.02.2019.

Особенности перевозки автотранспортом

Транспортировка природного газа в автоцистернах является достаточно распространенным способом. Газ перед перевозкой переводят в сжиженное состояние, для чего применяется специальная технология. Температура топлива опускается до -160 градусов, а объем уменьшается примерно в 600 раз. Сжатое под давлением топливо закачивают в автомобильную цистерну. Как правило, перевозку газа таким способом применяют в тех случаях, когда другие варианты недоступны.

Слабые места транспортировки сжиженного газа автотранспортом:

необходимость строгого соблюдения правил передвижения и оборудования машины;
увеличение риска для водителя и рядом расположенных объектов;
строгая регламентация разрешаемых к перемещению объемов топлива;
высокие требования к технической исправности транспортного средства;
дороговизна метода (с учетом расходов на горючее и ТО машины).

Кроме цистерн, сжиженный газ может закачиваться в баллоны (допустимый уровень заполнения – не больше 90% от общего объема). В дальнейшем вещество применяется в промышленных или бытовых целях.

Существуют следующие правила транспортировки газовых баллонов:

обязательно наличие специальных приспособлений для надежного крепления баллонов;
перед перевозкой с газовых баллонов нужно снять редукторы, а на вентили прикрепить защитные колпачки (при наличии защитных ящиков эти меры предосторожности не требуются);
не допускать перегревания емкостей;
к работе данного типа разрешается допускать только водителей с соответствующим опытом;
выхлопную трубу машины необходимо вывести в переднюю часть авто и оснастить искроулавливающей сеткой;
транспортное средство должно быть укомплектовано парой углекислотных огнетушителей;
место установки баллонов необходимо оборудовать хорошей вентиляцией;
во время погрузки и транспортировки сжиженного газа в баллонах запрещается курить или применять открытые источники пламени.

Еще один вариант наземной транспортировки топлива в сжиженном состоянии – железнодорожные пути. Для транзита используются специальные стальные емкости и цистерны. Как правило, речь идет о транспортировке газа на небольшие расстояния. К достоинствам способа относят универсальность и распространенность железнодорожных веток. Как правило, они соединяют большинство крупных городов страны. Это дает возможность недорого доставлять цистерны или баллоны с газом практически в любой регион.

Транспортировка танкерами

Развитый речной и морской транспортный флот нашей страны позволяет перевозить сжиженный газ на судах. Особенно эффективны в этом отношении морские танкеры.

Плюсы водной транспортировки:

безопасность и удобство хранения сжиженного топлива;
малые затраты не перевозку;
неограниченная пропускная способность морских путей;
возможность доставки в прибрежные районы, где отсутствует стационарная ГТС.

Минусы использования водного транспорта:

небольшая скорость перемещения танкеров;
окупаемость только в случае перемещения больших объемов;
узкопрофильность танкеров (обратный рейс может быть пустым);
необходимость налаженной системы погрузки и разгрузки газа в портах;
высокие требования к пожарной безопасности используемых плавсредств.

Объемы

Наличие централизованного управления, множества ответвлений и параллельных линий обеспечивает ЕСГ максимальную надежность и способность обслуживать своих клиентов даже в условиях пиковых нагрузок. Общая длина магистралей в РФ – 173 тыс. км. В состав системы входит 254 компрессорных модуля, имеющих суммарную мощность в районе 50 тыс. МВт.

Развитие газотранспортной системы

Сделать это планируется следующим образом:

модернизировать и переоборудовать действующие подземные хранилища;
обустроить пиковые хранилища в соляных залежах;
возвести новые объекты в районах с большим потребительским спросом.

Также предполагается до 2030 года увеличить число подземных хранилищ за пределами страны, доведя их активный объем до 5% от годового экспорта.

Преимущества трубопроводной транспортировки:

инфраструктура имеет малые затраты на эксплуатацию;
этот транспорт работает круглосуточно и с высокой скоростью;
при его работе нет проблем переполнения или перегрузки;
не нужна упаковка и возврат опорожненных контейнеров;
система работает независимо от того, на какой местности расположен трубопровод.

К сожалению, этот вид транспорта недостаточно защищен от разного вида диверсионной деятельности и очень уязвим в случае войны.

Рассмотрим, что именно перекачивают по трубопроводам.

Впоследствии газопроводы большой длины от месторождений к потребителям начали строить только в XX веке.

Первый газопровод для доставки газа потребителю был построен в 1825 году в США, в городе Фредония. А первый магистральный газопровод длиной 195 км был построен тоже в США 1891 году, он шел от газовых промыслов на севере штата Индиана до Чикаго.

В Европе в Польше первый газопровод от месторождения в Дашаве до Стрыя был построен в 1924 году, впоследствии был продолжен до Львова.

С середины XX века строительство транспортных газопроводов ускорилось. В СССР тоже началась газификация промышленности и страны и началось крупное строительство транспортных газопроводов от месторождений к потребителям.

В наше время вся Западная Европа газифицирована, активно продолжается газификация России.

Нефть и нефтепродукты

В наше время нефтепроводов построено около 200 тысяч км, чемпион тут — Россия: более 80 тысяч км нефтепроводов — российские.

Вода и фекалии

Водород

Самый первый водопроводный трубопровод Рейн-Рур был сооружен в Германии в 1938 году, его длина 240 км. Работает он и в наше время.

Шламопроводы

В Индии работают два шламопровода длиной более 250 км.

В настоящее время в Бразилии производится проектирование шламопровода длиной 525 км для транспортировки железорудного концентрата.

Этанол

По этанолопроводу Тампа-Орландо, длина которого составляет 136 км, в год перекачивают 1.9 млн тонн спирта. Спирт в США используется в качестве добавки к топливу.

При транспортировке спирта возникают проблемы, спирт является причиной сильной коррозии труб. Потому трубы для этанолопровода делаются из специальных сталей, мало подверженных коррозии.

Аммиак

Аммиак при транспортировке находится под давлением 35 атмосфер, он охлажден до +4 градусов. Ввиду высокого давления продукта толщина стенок трубопровода увеличена до 13 мм. Для соблюдения температурного режима аммиака стенки трубопровода двойные, в них закачан азот.

В Канаде эксплуатируется серопровод Кэролайн-Шанц длиной 41 км, по нему в год перекачивается 1.9 млн тонн продукта в год.

Прокачка серы весьма сложна. Сера становится жидкой при температуре 120−140 градусов, потому на всей длине трубопровода производится подогрев. Стенки трубопровода двойные, между ними закачиваетя очень горячая вода, обеспечивающая сохранение температуры перекачиваемого продукта.

Молоко

Пивопровод дал огромную прибыль пивоварне, ибо теперь не надо перевозить большие объемы пива по очень узким улицам старинного города. Теперь на пивоварне только варят пиво, а заполнение бутылок и бочонков происходит в промзоне на окраине.

Рассол

Я встречал раньше информацию про то, что есть трубопроводы, по которым перекачивается подсолнечное масло и что-то еще. Но сейчас не сумел найти подтверждения. Не удивлюсь существованию каких-либо еще более экзотичных трубопроводов!

Читайте также: