Способ обеспечения жизнеспособности функционирования комплекса производства сжиженного природного газа с уменьшенным выбросом метана в атмосферу Земли Абрамова В.А. Российский патент 2021 года по МПК B63B25/16 B63B35/44 E21B43/01 F25J1/00 

Изобретение может быть применено при добыче и сжижении природного газа (ПГ) при освоении «Штокмановского», «Мурманского» и «Южно-Киринского» («Сахалин-3») газовых месторождений и будет полезно при проектировании газовозов и морских платформ TLP добычи ПГ.

Промышленная осуществимость изобретения может быть подтверждена мировыми рекордами по интенсивности эксплуатации трехсот газовозов в мире.

В России также проектируется газовоз «Маршал Василевский» вместимостью 160*10³ м³ СПГ. В России имеется задел в производстве листового титанового проката, по судотехнике, судотехнологии, судовой атомной энергетике, криогенной технике, стирлингостроению, производству трехпоточных вихревых треб (ТВТ), турбодетандеров с детандер-генераторными агрегатами (ДГА) и опыт проектирования атомоходов.

Разработанная морская платформа TLP добычи ПГ ЦКБМТ «Рубин» производительностью для «ШГКМ» 22 млрд. м³/год, осуществляет осушку, очистку ПГ вплоть до соответствия ПГ ГОСТ 5542 и концентрации влаги выше норм ГОСТ 27577 0,009 г/м³ и поставку ПГ по газопроводу для охлаждения, сжижения ПГ с морской платформы TLP на подводный атомный мембранный газовоз, выполненному из секций труб со сферическими шарнирами с уплотнением по сферическим поверхностям шарниров.

В соответствии с письмом ООПУ/ГСП-653 от 10.11.17 Зам. Генерального директора по качеству ЦКБМТ «Рубин» С.А. Соколова по вопросу о перспективах разработки проекта освоения «ШГКМ» авторов проекта Абрамова В.А. и Абрамовой М.В. в конкурсной процедуре в случае объявления ПАО «Газпром» по теме выполнения работ по разработке проекта освоения «ШГКМ» после рассмотрения АО ЦКБМТ «Рубин» требований ПАО «Газпром».

Известны также письма Д07-1106 от 20.08.2010 Минэкономразвития РФ по проекту Абрамова «Освоение ГКМ «Штокмановское» посредством подводных плавучих заводов СПГ и метановозов» от 13 мая 2010 №190/133-183-115, который направлен на создание мощных 10 тонн СПГ/час криогенно-газовых машин Стирлинга для производства СПГ и систем предотвращения потерь СПГ и его выбросов в атмосферу, а также письмо Заявителя заявки, вх. №14215 от 09.08.2017 «О проекте Штокмановского месторождения», в котором руководство «Объединенной судостроительной корпорации (АО «ОСК») ставится в известность о завершении этапа параметризации агрегатов установок производства СПГ и его переохлаждения и 100% изготовлением агрегатов установок производства СПГ в России, а со стороны АО «ОСК» извещается в ответе Первым вице-Президентом Л.В. Струговым 21-03-10680 от 28.08.2017, что инвестиционное решение о разработке ШГКМ ПАО «Газпром» еще не принято.

В данном предполагаемом изобретении решаются следующие задачи:

1. Задача 1 - исключение выброса метана в атмосферу Земли, сохранение экологии и экономии ПГ при освоении ШГКМ и других месторождений, быстрый выход на рабочий режим химико-технологических агрегатов (ХТА) установок СПГ путем их предварительного захолаживания азотом и его выбросом в атмосферу Земли.

2. Задача 2 - снижение рисков катастроф при длительной транспортировке на расстояние 650 км и сильном волнении моря, до 27 метров при подводном и надводном вариантах судов.

3. Задача 3 - осуществление повторного сжижения СПГ, испаряющегося в танках газовоза в рейсе.

4. Задача 4 - осуществление челночным перезакреплением заглушенного конца газопровода транспортным морским средством.

5. Задача 5 - технологическое обеспечение необходимого количества сортамента из титана.

6. Задача 6 - создание гибкого газопровода транспорта ПГ из секций труб со сферическими шарнирами на глубине до 400 метров.

7. Задача 7 - обеспечить синхронную заправку танков и запуск установок получения СПГ производительностью 25 м³ СПГ/час, включая КГМ Стирлинга с исключением накопительных объемов.

8. Задача 8 - обеспечить конструктивную проработку методом прототипирования криогенных отделений газовоза загрузки/выгрузки агрегатов установок получения СПГ, азота криогенной температуры для захолаживания агрегатов его выброс в атмосферу Земли, расчет функционально необходимого количества люков, включая требования прочности и надежности по герметичности корпуса газовоза.

9. Задача 9 - обеспечение стыковки фланцев патрубков агрегатов установки получения СПГ путем их сопряжения трубопроводной вставкой с цилиндрическими и сферическими шарнирами уплотнений, т.е. сборки/разборки установок сжиженного природного газа.

Выполнение задачи 8, в части проведения захолаживания агрегатов установки получения СПГ, предварительно, включая КГМ Стирлинга, криогенным азотом сокращает время выхода ее на рабочий режим на один час и выброс метана в атмосферу Земли

Газовозам мембранным, подводным, атомным не страшны ни льды, ни ветры, ни волны, ни сильные морозы. Они обеспечены атомной электростанцией, плавают в условиях стабильной температуры минус 2°С. Газовозы должны иметь прочный корпус, надежность по герметичности, простоту конструкции и технологичность изготовления. Приведенные признаки могут быть достигнуты применением титана, АМг61 и др., одним функционально необходимым люком загрузки/выгрузки агрегатов установок получения СПГ на корпусе газовоза и рациональным его использованием при сборке газовоза и эксплуатации в море.

Прототипом предполагаемому изобретению в качестве перехода к новому поколению газовозов, может быть проект атомного подводного газовоза транспорта СПГ с системой хранения СПГ мембранного типа во время рейса, представленный АО «Санкт-Петербургское морское бюро машиностроения «Малахит» в рамках Международной выставки гражданского судостроения «Нева-2019», который будет иметь длину 360 м, ширину 70 м, осадку 12-14 м, грузовместимость газовоза 180*10³ м³ СПГ, скорость хода в подводном положении до 17 узлов. Судовая энергоустановка включает в себя три атомных реактора типа «РИТМ-2002», пропульсивный комплекс состоит из трех электродвигателей мощностью 30 МВт каждый и восьми водометных движителей.

Проект газовоза представлен Заместителем Председателя Правления ПАО «Газпром», Главным редактором журнала «Газовая промышленность» В.А. Маркеловым, см. «ГП», №9, 2019, стр. 3, 13.

Недостатками прототипа являются отсутствие сведений об установках сжижения природного газа, перезагрузке СПГ, захолаживании агрегатов получения СПГ, о выбросах метана в атмосферу Земли, повторном сжижении СПГ, испаряющегося в рейсе, химическом составе ПГ и объемах запаса месторождений, млрд. м³, время заправки мембранного атомного газовоза, суток; завод-строитель газовоза, грузовместимость танков газовоза, предполагаемые сроки проектирования атомного газовоза, предприятие-проектант, начало финансирования, сроки, утвержденные Советом по Арктике в Государственной Думе РФ.

К числу проектных недостатков и, особо существенных, газовоза-прототипа является конструктивно-технологическое сопряжение патрубков агрегатов получения СПГ, расположенных на трех палубах коффердама при обеспечении герметизации агрегатов и их перемещении.

Заявитель представляет в заявке состав агрегатов в установке ХТА (химико-технологических агрегатов) охлаждения природного газа, сжижения ПГ как предел наибольшей возможной производительности 10 тонн СПГ/час КГМ Стирлинга, предполагаемой к изготовлению ОАО «МЗ «Арсенал», Санкт-Петербург, определяющей единичные производительности агрегатов, входящих в состав установок, (письмо Ген. директора ОАО «МЗ «Арсенал», С-Петербург, С.Ю. Шарагина Первому зам. н-ка Департамента по добыче газа, газового конденсата и нефти Н.И. Кабанову, исх. №003-001 от 21.01.11 ПАО «Газпром» и письмо Главного инженера ОАО «МЗ «Арсенал» С.А.Куракина №183/282-102 от 22.03.13) соединенных последовательно:

а) теплообменников, разработчик ЗАО «ИЦ Технохим», начальник Проектного отдела И.А. Арсеньев, к.т.н +7 (812) 612-1161 (доб. 214), Санкт-Петербург;

б) трехпоточных вихревых труб (ТВТ), разработчик НТЦ «Вихревые технологии», директор НТЦ М.А.Жидков, ЗАО Hi 111 «Импульс», №13/015 от 13.02.2013, grenader@mail.ru; (495) 5417414;

в) криогенный турбодетандер, разработчик Калужский турбинный завод, Главный технолог Костюков И.С., техн. Директор Сербии И.С., факс (4842) 562290, Л.А. Мамонов, генеральный директор;

г) трубы с вакуумной изоляцией, разработчик «Аккорд» - завод по производству металлорукавов, С-Петербург, Докторевич А.А., (812) 2090 650, доб. 201;

д) теплообменное и детандерное оборудование для проекта «Сжижение природного газа Штокмановского ГКМ, ООО «Газхолодтехника», письмо №2073 от 12.12.2019, Генеральный директор Ю.В.Белоусов, исполнитель Юренков Андрей Анатольевич, 7 (495) 276-3431, доб. 130; info@ght.su

При этом достигается снижение температуры природного газа от +59 … до 63°С на выходе из скважин до минус 165°С СПГ на выходе из КГМ Стирлинга, охлажденной жидким азотом, и давление от 200 атм до 1,5…2 атм на входе в КГМ Стирлинга.

Применение мембранных грузовых танков в два ряда, примыкающих к бортам газовоза, и коффердамов на фундаментах на судне и морской платформе TLP для монтажа установок ХТА охлаждения, получения, захолаживания ХТА, предварительно, получения СПГ и его переохлаждения, повторного сжижения СПГ, испаряющегося в танках в рейсе, и других решений, являются наравне с нулевым выбросом метана в атмосферу Земли, основными.

В соответствии с фактическим материалом, представленным в «Мировое судостроение: современное состояние и перспективы развития» СПБ, Мор. Вест., 2009-544 с, таблица 10.2.2.2: «Вместимость W и вес порожнем D некоторых газовозов», стр. 199, для газовозов с мембранными танками, вместимостью 140210 м3, соответствующей вместимости метановоза «Маршал Василевский», порожний вес D газовоза соответствует 29500 тоннам.

Весовые характеристика агрегатов установки СПГ составляют: ТВТ - 10 тонн, турбодетандера с ДГА - 10 тонн, весовая характеристика установки производства СПГ производительностью 10 тонн СПГ/час с турбодетандером с ДГА и ТВТ - 220 тонн.

Суммарная «220 тонн» нагрузка одной установки, размещенной на палубах коффердама метановоза составляет 0,75%D и при изготовлении нагрузки из титана 0,4%D.

Важной задачей влияния парниковых газов метана (CH₄) и окиси углерода (СО₂) является снижение выбросов их в атмосферу Земли, причем вредоносность метана и окиси углерода находится в соотношении СН₄:СО₂ ≈ 87:1 (из передачи В.В.Познера от 21 октября 2019 г.: сообщение [11] профессора Валерия Петросяна, д.х.н., эксперта ООН по химической безопасности, кафедра химии МГУ им. Ломоносова).

Схема на фиг. 1,а включает морскую платформу 1 добычи природного газа, которая присоединяется к устьям 2 скважин посредством райзеров (гибких газопроводов) 3.

В случае опасности столкновения с айсбергом 4 или необходимости Передислокации платформы 1, верхняя плавучая часть 5 платформы отсоединяется от нижней части 6 и отводится на безопасное расстояние буксиром 7, см фиг. 1,г. Химико-технологическая система 8 (ХТС) агрегатов подготовки (промысловой переработки) ПГ состоит из множества функционально-структурных единиц и предназначена для реализации отношений между входными и выходными потоками ПГ.

Выброс метана в атмосферу Земли газовоза-прототипа при выводе его агрегатов охлаждения ПГ и получения СПГ в течение часа на рабочий режим и без проведения их предварительного захолаживания до криогенных температур, производительностью установок 10 тонн СПГ/час или 25 м³ СПГ/час, вместимостью газовоза 180*10³ м³ СПГ, 30 шт. установок получения СПГ по бортам газовоза, 10 суточной заправки газовоза, 10 рейсов газовоза в год, по 5 рейсов со «ШГКМ» и «Южно-Киринского месторождения» («Сахалин-3):

в пересчете метана при его выбросе в атмосферу Земли и его вредоносностью CH₄:CO₂ ≈ 87:1 требования Минприроды РФ по выбросам парниковых газов в размере 150 тыс.тонн CO₂ - эквивалента в год подлежат отчетности (см. письмо ФГБУ «ГТО» №1504/25 от 12.09.17), [11], [8]

Вместимость газовоза 9 180*10³ м³ СПГ определяется следующими параметрами:

30 шт. Установок СПГ * 25 м³ СПГ/час * 10 суток * 24 часа ≈ 180*10³ м³ СПГ/10 суток;

Выброс метана газовоза при пересчете его на CO₂ - эквивалент, вредоносности CH₄: СО₂ ≈ 87:1 [11] газообразный СН₄ соответствующий 600 м3 СН₄/ м3 СПГ; газовоз-прототип без захолаживания его установок и осуществления газовозом-прототипом 10 выходов в год в течение часа на рабочий режим каждым агрегатом, при 1,98 кг/ м3 СО₂ по массе составляет в год

25 м³ СПГ/час *600*87*30 уст.* 1 час * 10 рейсов/год * 1,98 кг/ м3 CO₂=7,8*10⁵ тонн СО₂

Количество отчетностей в Минприроде РФ 7,8 * 10⁵ тонн СО₂/150 * 10³ тонн ≈ 5 в год.

На фиг. 3 представлено графическое изображение гибкого газопровода симметричной половиной и тремя частями: левой, средней и правой и множественностью секций, сочлененных сферическими шарнирами и покрытых поверхностей шарниров дисульфидом молибдена для снижения трения в соединениях и обеспечения гибкости газопровода.

Уплотнения выполнены посредством резиновых 64 с фторопластовым покрытием колец ТУ 2513-013-347246672-2010 на обеих сферических и торцевых поверхностях секций газопровода.

Дополнительные элементы 65, 66, 67 в соединениях защищают шарнирное соединение и ограничивают угол поворота до 15°, проходной диаметр газопровода не ограничен: конструкция газопровода применима для транспорта людей, материалов и других ответственных целей в проектах ШГКМ и Южно-Киринского месторождения («Сахалин-3»).

На фиг. 4 изображено разъемное, неподвижное, герметичное соединение патрубков 72, 73 с фланцами 70, 71 в виде «прокладка в шип-пазу», т.е. с уплотнительной прокладкой 79 в кольцевой канавке фланцев агрегатов установок охлаждения природного газа (ПГ) вплоть до криогенных температур, сжижения ПГ и переохлаждения СПГ, состоящих в технологической и параметрической взаимосвязи. Оси патрубков 72, 73 и фланцев 70, 71 выполнены отстоящими друг от друга в пределах L≥(1,5…2)∅d при монтаже агрегатов. Патрубки 72, 73 с фланцами 70, 71 выполнены обращенными в одну сторону, установленными вертикально, снабжены соединяющей патрубки 72, 73 камерой 74 с каналом 75 транспорта ПГ, и вакуумной камерой 76 с патрубком 82, давлением 10^-5 мм.рт.ст., которые вытачивают на станках с ЧПУ по размерам, снимаемым с элементов патрубков, установленных агрегатов, где ∅d - наружный диаметр фланцев патрубков 70, 71. Детали 74 и сварная деталь 78 сопряжены посредством герметичного неподвижного разъемного соединения и прокладки 77, установленной между плоскими стыками деталей 74, 78. Детали 73,. 71, 74, 78 теплоизолированы деталью 81. Данной конструкцией достигается обеспечение жизнеспособности функционирования комплекса производства СПГ в части монтажа/демонтажа линий агрегатов охлаждения ПГ, сжижения ПГ и исключается необходимость в перемещении агрегатов при выполнении герметичных соединений фланцев, включая угловые перемещения.

На фиг. 2 изображено сечение по ДП (диаметральной плоскости) мембранного подводного атомного газовоза, его криогенной части 9 коффердама, состоящего из трех палуб, соединенных жестко с днищем 110 посредством швеллеров 111 и люка 112 на корпусе газовоза 113 функционально необходимого по назначению, входные параметры люка 114 на корпусе газовоза выполнены больше по размерам люков 115 на палубах, верхней 116 и 117, средней коффердама. Нижняя палуба 118 коффердама газовоза предназначена для размещения одного из видов агрегатов, например, КГМ Стирлинга 119 и спуско-подъема ее посредством троса 126.

На палубе 118 при переустановке с опоры 121 транспортируемого агрегата на фундаментную опору 122 коффердама газовоза посредством спуско-подъемной лебедки и крюка 123, установленной на балке, прикрепленной к выше-расположенной палубе 117 и корпусу 113 газовоза, при этом после переустановки и отсоединения транспортного средства 120 от агрегатов, его устанавливают на шипы 124 площадки, зафиксированной на палубе винтами 125, и палуб 118, 117.

На фиг. 5 изображено сечение А-А на фиг. 1а болтового соединения фланцев сборочной единицы газовоза 9 и камеры 42 посредством шпилек 82 с метрической резьбой с головкой 186, фиксатором резьбового соединения 83 и крюком 187 с наклонной линейной поверхностью контакта деталей 9 и 42 посредством промежуточной детали-прижима 188 на участках фланцев сборочной единицы 9 и 42, чередующихся с участками на сборочной единице, выполненными без фланцев, в соотношении 1:1 на обоих бортах сборочной единицы газовоза и камеры.

Ослабление резьбовых соединений и контактов деталей 184, 175 устраняется фиксаторами HARDLOCK, www.zavod-rekom.ru, ТУ 160-016-31049464-9454-2015, зарегистрированными и внесенными в реестр учетной регистрации 02.11.2015.

На фиг. 1б, в, д, е представлена конструкция совокупного устройства отрыва канатами лебедок 56, 57, 58, 59 от свайной платформы 02 опирающегося посредством опор из плит 54, 60 с нанесенным на плиты покрытием из фтортензитов, например, Валкон-2, Валкон-4, вместе с тем, образующийся лед в стыке поверхностей контакта камеры 42 со свайной платформой 02 расплавляют водяными паром [9] давлением 40 атм и температурой в два раза ниже температуры Кюри пьезокерамического материала актюаторов с выходом пара в толщу воды по каналам 78 на глубине 300 метров; приэтом в совокупном устройстве отрыва устанавливают многочисленные, равномерно расположенные по платформе, пьезокерамические пакетные актюаторы (ПКПА), - пьезомеханические устройства [10] с высокой скоростью срабатывания и воспроизводимой до 100 кН генерирующей силой для перемещения нагрузки стержнями 79, установленными во втулке 84, запрессованной в дет. поз. 73. Работа ПКПА в конструкции устройства основана на применении осевых актюаторов - то есть, пьезомеханических устройств, в которых принимаемый сигнал актюатором и приложенный параллельно направлению поляризации пьезокерамического элемента, например, дисков или пластин, создает их удлинения-укорочения в том же направлении (d₃₃ - продольный пьезомодуль). Механическая прочность при сжатии пьезокерамики достигает 5000…6000 кгс/см² и при растяжении 300-350 кгс/см² (Глозман И.А. Пьезокерамика, «Энергия», 1972, с. 264). Однако допускаемые напряжения, которыми руководствуются в разработках изделий существенно меньше: т.к. d₃₃ в два раза больше, чем d₃₁, который в конструкции пьезопакетов устройства из-за малоэффективности не используется). Накладки 70, 71, пьезодиски сжатия 76, диэлектрические шайбы 77, латунные электроды 80, покрытые серебром, склеивают клеем ДМП-65 ОСТ5.9131-81 с образованием сборочной единицы 75, которая суммирует пьезодеформации дисков и которую прикрепляют к свайной платформе 02 посредством накладки 70 со стороны обращенной к грунту 12.

На фиг. 1д, сечение Е-Е фиг. 1е, изображен узел крепления накладки 74 с пакетным пьезокерамическим актюатором 81 посредством шпилек с метрической резьбой, головкой 82 и фиксатором резьбовых соединений 83 HARDLOCK, www.zavod-rekom.ru,, предотвращающим ослабление резьбовых соединений ТУ 1600-016-31049464-9454-2015, зарегистрированного и внесенного в реестр учетной регистрации 02.11.2015.

При переменноскоростном придонном течении на (73°30'СШ и 44°ВД), [4] и координатах расположения ШГКМ, уменьшение амплитуды раскачивания сборочной единицы газовоза 9 и камеры 42 при установленных на боковых сторонах корпуса водометных движителей 85 и электроприводных лебедочных, самотормозящих, с постоянным крутящим моментом на выходной валу, агрегатов 59, концы канатов 56 которых прикреплены к свайной платформе 02, существенной величины достигается путем обустройства свайной платформы 02 агрегатами 59, установленными в два ряда, на максимальной расстоянии между рядами, вдоль бортов на стороне ее, обращенной к грунту 12, в плоскостях 88, параллельных срединной плоскости 87 сборочной единицы, см. фиг. 1б канаты 56 агрегатов 59 снабжают пьезодинамометрами 86 с табло и выполняют с разметкой, кратно четверти метра, на всей длине бухты лебедки агрегата 59. Концевые заделки канатов в виде сварного кольца сочленяют с узлами 55 прикрепления к дну сборочной единицы газовоза 9 и камеры 42, установленными параллельно срединной плоскости 87 сборочной единицы, в два ряда на максимальном расстоянии между рядами, положение сборочной единицы по амплитуде, глубине, скорости 30…50 м/час, фиксируют операторы, экипированные в жесткие водолазные скафандры типа Hardsuit Quantum,no монитору.

Приведенные решения существенно сохраняют выталкивающую силу сборочной единицы газовоза 9 и камеры 42.

Каждый раз прерывное шаговое выравнивание горизонтальной плоскости на всей глубине функционирования ЗСПГ с камерой осуществляют путем прерывания спуска/подъема при достижении угла наклона сборочной единицы больше допустимого угла в пределах от 5° до 10°, определяемого по результатам пересчета длин канатов электроприводных лебедок по показаниям мониторов Злины канатов лебедок между местами фиксации концов лебедок, включения электроприводных лебедок сборочной единицы на спуск и подъем до выравнивания разности углов наклона сборочной единицы до нуля на любой глубине расположения сборочной единицы ЗСПГ с камерой.

Предложенный способ может быть применен также для выравнивания плоскости дна ЗСПГ с камерой до нулевой отметки в продольной плоскости.

На фиг. 1в изображена камера 42, будучи помещенная в воду 06 сильно снижает вес газовоза 9.

Жесткость камеры 42 обеспечивается ребрами жесткости 07, 08, установленными внутри камеры и снаружи, а также жесткостью труб 09 и посредством соединительных муфт 010, поперечин 011.

Электроприводной механизм тележки и электроприводной механизм спуско-подъемной лебедки выполнены с пьезоприводом выполненным по авторским свидетельствам СССР №824841, №1031387, №1093584 и патентам РФ №2654690, №2667214.

Уровень техники

1. Грамберг И.С., Супруненко О.И., Таныгин И.А. и др. Штокмановское уникальное газоконденсатное месторождение (Баренцево море), 663, РАН Океанология, Министерство природных ресурсов. «Российская Арктика» СПб, 2002 г.

2. Абрамов В.А., Андреев И.Л., Толчинский А.Р. АО «ЛенНИИХиммаш» (Россия). Проблемы создания и использования плавучих заводов сжижения природного газа (ПЗ СПГ) при освоении шельфа арктических морей. Вторая международная конференция «Освоение шельфа арктических морей России». Тезисы докладов. Санкт-Петербургский государственный технический университет, 1995 г.

3. Штокмановское месторождение. Энергетический проект мирового значения. Газпром, Total. Сентябрь, 2007.

4. Письмо директора ГУ «ААНИИ» И.Е. Фролова 01-720 от 25.04.11, г. С-Петербург

5. Письмо 064686 №503-1473 от 25.03.2019 И.О. генерального директора Российского научного центра «Прикладная химия» Е.В. Козловой, г. С-Петербург.

6. Письмо Проректора по HP и ИКТ Матвеева С.А. БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова, С-Петербург.

7. Экспертное заключение №0059717 №78.01.0922.П2511 от 17.06.20

8. Письмо «1504/25 зам. директора С.С. Чичерина от 12.09.2017 «Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова», г. С-Петербург.

9. Письмо зам. генерального директора-главного конструктора В.Н. Заграй АО «Специальное Конструкторское Бюро Котлостроения» (АО «СКБК») №01-06-109 оот 24.01.2019, г. С-Петребург.

10. Панич А.Е., Пьезокерамические актюаторы. Учебное пособие. Ростов-на-Дону, 2008, с 159.

11. Письмо ФГБУ «ГТО» /№1504/25 от 12.09.17

Изобретение относится к разработкам глубоководных морских месторождений природного газа (ПГ), в частности при освоении арктических месторождений ПГ, посредством морской добывающей платформы TLP, осуществляющей осушку, очистку ПГ вплоть до соответствия ПГ ГОСТ 5542 и ГОСТ 27577. Вывоз сжиженного природного газа (СПГ) осуществляется атомным подводным мембранным газовозом, на котором размещены установки получения СПГ и осуществляют повторное сжижение испаряющегося в танках СПГ во время рейса газовоза. Поставка ПГ на борт газовоза с морской платформы TLP производится гибким газопроводом. Электрообеспечение осуществляется атомной электростанцией газовоза. Уменьшенный выброс метана в атмосферу Земли достигается сокращением времени выхода на рабочий режим агрегатов установки охлаждения и сжижения ПГ и в первую очередь криогенно-газовых машин (КГМ) Стирлинга сжижения и переохлаждения СПГ на их предварительное захолаживание азотом криогенной температуры и выбросом его в атмосферу Земли. Сокращение выброса метана в атмосферу Земли, который вредоноснее углекислого газа. и экономия СПГ при разработке крупномасштабных месторождений ПГ составляют в изобретении экологический и технико-экономический эффекты. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ обеспечения жизнеспособности функционирования комплекса производства сжиженного природного газа (СПГ) с уменьшенным выбросом метана в атмосферу Земли и повторным сжижением СПГ, испаряющегося в мембранных танках газовоза в рейсе, включающий морскую добывающую платформу TLP осушки, очистки природного газа (ПГ) с концентрацией влаги выше 0,009 г/м³, подводный атомный газовоз с судовой атомной электростанцией, объединенной с электростанцией детандер-генераторных агрегатов (ДГА), с пропульсивным комплексом, бытовым комплексом, отличающийся тем, что морская добывающая платформа TLP и подводный мембранный атомный газовоз снабжены коффердамами с фундаментами, расположенными между рядами мембранных танков СПГ, примыкающих к бортам подводного мембранного газовоза, комплексом систем теплообменников охлаждения природного газа морской водой минус 1,8°С, давлением 40 атм, размещенным на коффердамах морской платформы TLP, завода СПГ охлаждения природного газа до низких, криогенных температур, сжижения ПГ и переохлаждения СПГ, система теплообменников ПГ морской платформы TLP и завод СПГ, размещенные на коффердамах, соединены гибким, из секций, газопроводом ПГ, проходящим через толщу морской воды на глубине до 300 метров, посредством транспортирования закрепленного на челноке заглушенного конца газопровода, перезакрепления конца газопровода на борту мембранного атомного газовоза и закрепления конца газопровода после загрузки газовоза на морской платформе, причем газообразный технологический азот в качестве криоагента для захолаживания криогенно-газовых машин (КГМ) Стирлинга и других агрегатов транспортируют с морской платформы по автономному гибкому секционированному газопроводу, проходящему через толщу морской воды, давлением 40 атм, температурой минус 1,8°С, электроприводные двигатели установок КГМ Стирлинга сжижения ПГ и переохлаждения СПГ размещены на коффердаме газовоза, подключены к объединенной электроустановке атомной электростанции (АЭС) с детандер-генераторной установкой (ДГУ), коффердам газовоза расположен в срединной его части, выполнен, например, трехпалубным, на верхней и средней палубах коффердама газовоза размещены пары технологически и параметрически сопряженных турбодетандеров или пары сопряженных технологически и параметрически трехпоточных вихревых труб с турбодетандерами, на нижней палубе коффердама газовоза размещены КГМ Стирлинга сжижения природного газа (СПГ), сопряженные технологически и параметрически с криоустановками, расположенными на верхней и средней палубах коффердама газовоза.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что захолаживание объектов установок производства СПГ, размещенных на трех палубах коффердама газовоза, осуществляют газообразным азотом криогенной температуры, получаемой в КГМ Стирлинга природного газа, транспортируемым по гибкому трубопроводу, соединяющему газовоз с морской платформой TLP, с выбросом азота в атмосферу Земли для уменьшения времени выхода объектов на рабочий режим и уменьшенным выбросом метана в атмосферу Земли.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гибкий газопровод выполнен из трубных секций, сопряженных фланцевыми герметичными соединениями с кольцами в канавках и сферическими шарнирами, сопрягаемые поверхности шарниров покрыты твердо-смазочными материалами, например дисульфидом молибдена, и уплотняются резиновыми кольцами из фторопласта в виде сборных деталей, торцевые уплотнения фланцев секций труб осуществляют посредством колец, установленных в кольцевых канавках, резиновых, в оболочке из фторопласта, в виде сборных деталей.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что патрубки технологически и параметрически сопряженных агрегатов, расположенных на палубах, выполнены отведенными в одну сторону, вертикально, с герметичными разъемными фланцевыми соединениями в виде «прокладка в шип-пазу», т.е. с уплотнительной прокладкой в кольцевой канавке фланцев агрегатов установок охлаждения природного газа (ПГ) вплоть до криогенных температур, и состоящие в технологической, параметрической взаимосвязи патрубки снабжены соединяющей патрубки камерой с каналом транспорта ПГ и вакуумной камерой с патрубком откачки до давления до 10^-5 мм рт.ст., которые вытачивают на станках с ЧПУ по размерам, включая угловые, снимаемым с элементов патрубков агрегатов, установленных на палубах.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что координаты и размеры люков на корпусе мембранного атомного подводного газовоза загрузки/выгрузки агрегатов установок получения СПГ и координаты крепления опор агрегатов установок получения СПГ на соответствующих палубах коффердама газовоза выполняют электронным способом измерения, прототипирования с возможностью установки на приварыше люка подъемного электроприводного лебедочного демонтируемого устройства, при этом площадки высадки агрегатов установок получения СПГ на средней и верхней палубах выполнены съемными, с фиксацией площадок на палубах коффердама.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что качественное уплотнение фланцев патрубков агрегатов охлаждения, сжижения ПГ осуществляют посредством сборных деталей и трубной вставки с помощью сферического герметичного шарнира и сопряженного с ним цилиндрического герметичного шарнира, агрегаты установок получения СПГ отсоединяют от лебедочного устройства и монтируют на местоположении агрегата на палубах коффердама жестко, посредством фланцев агрегатов на фундаментных опорах палуб.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предварительно при транспортировке агрегатов до служебного местоположения в отсеке применяют транспортное средство, выполненное с пазом, охватывающим с зазором выступ, расположенный вдоль на середине палубы, при этом агрегаты на конечное служебное местоположение в отсеке устанавливают на фланец агрегата и фундамент палуб коффердама путем их подъема/опускания посредством лебедок, установленных на балках, прикрепленных к вышерасположенным палубам коффердама и корпусу газовоза, при этом транспортное средство от агрегата отсоединяют.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что монтаж агрегатов охлаждения ПГ, получения СПГ осуществляют возвратно-поступательным перемещением их вдоль палуб посредством разборного соединения «шип в пазу» с зазором, выполненного с шипом на палубе, например, и пазом, образованным из двух сцепленных тележек, одной для размещения агрегатов охлаждения для транспортировки их до координаты по длине месторасположения агрегата, и другой тележки для размещения электроприводного механизма, обеспечивающего перемещение посредством фрикционного контакта ее колес с палубой, и плоскопараллельного перемещения агрегатов охлаждения ПГ и получения СПГ при переустановке их с опоры транспортного средства на фундаментную опору коффердама газовоза, осуществляемого посредством спускоподъемной лебедки с крюком, установленной на балке, прикрепленной к вышерасположенной палубе и к корпусу газовоза, при этом после переустановки и отсоединения транспортного средства от агрегатов его устанавливают на шип площадки, зафиксированной на палубе.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электроприводной механизм тележки и электроприводной механизм спускоподъемной лебедки выполнены с пьезоприводом.