گاز طبیعی مایع (LNG): تولید، ذخیره سازی، حمل و نقل

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

بازار انرژی جهانی مدرن به شدت بی ثبات است. حجم عظیمی از اخبار و شگفتی ها را به همراه دارد. "غافلگیر کننده" ترین بخش، البته، فناوری های جدید است. اینها عمدتاً شامل انقلاب شیل و همه چیزهای مربوط به گاز طبیعی مایع (LNG) است.

فناوری‌ها و فرآیندهای بخش LNG از نزدیک توسط جوامع تجاری و سیاسی در سراسر جهان رصد می‌شوند. تغییرات تکتونیکی در سیاست بزرگ جهان گاهی به دلیل توسعه فناوری تولید انرژی و لجستیک است.

فناوری LNG

گاز مایع از گاز طبیعی با استفاده از دو فرآیند فیزیکی فشرده سازی و خنک سازی به دست می آید. در نهایت حجم گاز مایع ششصد برابر کاهش می یابد.

فرایند فناوری چند مرحله ای است. هر مرحله یک فشرده سازی 5-10 بار است که پس از خنک شدن و انتقال به مرحله بعدی انجام می شود. هنگام عبور از مرحله اول به مرحله ماقبل آخر، گاز به صورت گاز باقی می ماند. فقط در آخر به مایع تبدیل می شودمراحل برای تولید یک تن گاز LNG به حدود یک و نیم هزار متر مکعب گاز طبیعی نیاز است.

مراحل فن آوری با فشرده سازی و خنک سازی نیاز به هزینه های انرژی قابل توجهی دارد، تا 25٪ از کل مقدار گاز مایع.

تفاوت های ظریف تولید

نیروگاه های LNG در ماهیت فرآیندهای فیزیکی که بر روی آن کار می کنند متفاوت هستند:

• دریچه گاز;
• turbo-expander;
• توربین-گرداب و غیره.

امروزه در دنیا از دو روش پردازش استفاده می شود:

1. تراکم یا فشرده سازی گاز در برابر پس زمینه فشار ثابت. این روش به دلیل هزینه های بالای انرژی دیگر جزو روش های موثر نیست.
2. روش های تبادل حرارت با استفاده از یخچال یا دریچه گاز بر اساس تغییرات دمای گاز.

یکی از مهمترین الزامات فناوری برای تولید گاز LNG کیفیت بالای تجهیزات عایق حرارتی و تبادل حرارت است.

اگر در مورد فرآیند تولید گاز مایع به طور کلی صحبت کنیم، آنگاه از چهار مرحله اجباری و متوالی تشکیل شده است:

1. تولید گاز از سکوهای حفاری، تحویل خط لوله به کارخانه مایع سازی.
2. مایع‌سازی گاز، ذخیره‌سازی LNG در تأسیسات ویژه.
3. ارسال LNG به تانکرها با حمل و نقل از طریق آب.
4. تخلیه LNG در پایانه‌ها، ذخیره‌سازی، گازی‌سازی مجدد و تحویل به مصرف‌کننده.

خواص گاز LNG

خواص فیزیکی گاز مایع منحصر به فرد است. او هدایت می کندخودش بسیار متواضع است: به شکل خالصش نمی سوزد و منفجر نمی شود. اگر در یک فضای باز با دمای معمولی قرار گیرد، LNG به آرامی شروع به تبخیر می‌کند و با هوا مخلوط می‌شود.

اشتعال امکان پذیر است، اما فقط در غلظت خاصی از گاز در هوا: از 4.4 تا 17٪. اگر محتوای LNG در هوا کمتر از 4.4 درصد باشد، مقدار گازی که باید مشتعل شود بسیار کم خواهد بود. اگر غلظت گاز در هوا از 17% بیشتر شود، اکسیژن کافی برای شعله وجود نخواهد داشت. این اساس فرآیند تبدیل مجدد به گاز است. تبخیر به سادگی بدون اکسیژن، یعنی بدون هوا انجام می شود.

تدارکات LPG

فناوری‌های تحویل LNG از نظر پویایی و پیشرفت به هیچ وجه از روش‌های تولید آن کم‌تر نیستند. به عنوان مثال، اگر ما رتبه بندی کشتی های دریایی مدرن را از نظر زیبایی شناسی و طراحی انجام دهیم، کشتی های کروز به هیچ وجه برنده نخواهند شد. تانکرهای گاز مایع سفید برفی برنده خواهند شد که از نظر اندازه، تنوع و طراحی منحصر به فرد خود خیره کننده خواهند بود.

کارخانه های گاز طبیعی مایع معمولاً نزدیک به محل تولید آنها قرار دارند. در این مرحله مهمترین عنصر ذخیره LNG با جدی ترین الزامات تکنولوژیکی با اجرای اجباری آنهاست. مخازن کریو بر اساس اصول کشتی های Dewar ساخته شده اند که برای ذخیره مواد با دمایی متفاوت از نرمال طراحی شده اند. عنصر اصلی در چنین ظروفی دیوارهای دوگانه است. مخازن کرایو برای ذخیره و حمل و نقل LNG را می توان بر روی تانکرهای دریایی یا وسایل نقلیه ویژه قرار داد. برای حمل و نقل ریلی از واگن های مخصوص به شکل استفاده می شودکرایوتنک.

اگر LNG قبلاً مجدداً تبدیل به گاز شده باشد، از طریق یک خط لوله گاز کلاسیک به مصرف کننده ارسال می شود.

کدام بهتر است؟

مدتهاست محاسبه شده است که فناوری های حمل و نقل LNG سودآورتر از یک خط لوله معمولی در فواصل طولانی بیش از چندین هزار کیلومتر است.

در روسیه، گازپروم بیشترین نگرانی را در مورد تولید LNG دارد. به گفته کارشناسان برجسته آن، LNG روسیه در حال حاضر رقابتی غیرضروری برای روش خط لوله شده است. یکی از بحث ها عدم وجود عوارض صادراتی و مالیات بر استخراج مواد معدنی از همان LNG یامال است. این وضعیت "از دست دادن کارایی بودجه" نامیده می شود.

به نظر می رسد که رئیس جمهور ولادیمیر پوتین راه حل مصالحه ای پیدا کرده است. او همچنین هیچ چیز خوبی در رقابت بین دو نوع گاز طبیعی روسیه نمی بیند. در عین حال، فناوری LNG باید در بازار داخلی کشور ترویج شود تا حمل و نقل عمومی را به نوع جدیدی از سوخت - گاز طبیعی بازسازی کند. علاوه بر اتوبوس‌ها، مصرف‌کنندگان LNG زیادی در روسیه وجود دارند که عمدتا ساکنان مناطق دورافتاده هستند که در آن خط لوله گاز وجود ندارد و نخواهد بود.

LNG روسیه

Sakhalin-2 و Yamal LNG دو نیروگاه مایع سازی گاز در روسیه در سال ۲۰۱۸ هستند. اولین و قدیمی ترین شرکت، کارخانه ساخالین است که متعلق به شل، میتسوبیشی و میتسویی است و سهام کنترلی متعلق به گازپروم است.

تولید نفت و گاز همراه وتولید LNG نیز تحت شرایط یک قرارداد اشتراک تولید ویژه انجام می شود. کارخانه LNG در سال 2009 به بهره برداری رسید و اولین شرکت روسی با این مشخصات شد.

برادر کوچکتر دومین کارخانه متعلق به Novatek است. این پروژه یامال LNG است که از همان ابتدا بر صادرات گاز مایع متمرکز بود. در چارچوب آن، پنج پایانه بارگیری با ظرفیت کل عظیم سالانه تا 58 میلیون تن ساخته و به بهره برداری خواهد رسید.

گاز آمریکا

ایالات متحده نه تنها خانه فناوری گاز کاهش یافته است، بلکه بزرگترین تولید کننده LNG از مواد اولیه خود است. بنابراین، زمانی که دولت دونالد ترامپ طرح بلندپروازانه انرژی اول آمریکا را برای تبدیل این کشور به قدرت اصلی انرژی جهان اجرا کرد، همه بازیگران در سکوی گاز جهانی باید به این موضوع توجه کنند.

این نوع چرخش سیاسی در ایالات متحده چندان تعجب آور نبود. موضع جمهوری خواهان ایالات متحده در مورد هیدروکربن ها روشن و ساده است. این انرژی ارزان است.

پیش بینی ها برای صادرات LNG ایالات متحده بسیار متفاوت است. بزرگترین دسیسه در تصمیمات تجاری "گاز" در کشورهای اتحادیه اروپا در حال توسعه است. تصویری از قوی‌ترین رقابت بین گاز «کلاسیک» روسیه از طریق نورد استریم 2 و ال‌ان‌جی وارداتی آمریکا در حال نمایش است. بسیاری از کشورهای اروپایی، از جمله فرانسه و آلمان، وضعیت فعلی را فرصتی عالی برای تنوع بخشیدن به منابع گاز در اروپا می دانند.

در مورد بازار آسیایی، جنگ تجاری بین ایالات متحده و چین منجر به امتناع کامل مهندسان قدرت چینی از واردات LNG آمریکا شده است. این اقدام فرصت‌های زیادی را برای تامین گاز روسیه از طریق خطوط لوله به چین برای مدت طولانی و در حجم عظیم باز می‌کند.

ایمنی هنگام استفاده از LNG

ایمنی در بسیاری از صنایع تبدیل به یک روال خسته کننده شده است. این نگرش به هیچ وجه در مورد تولید گاز مایع و همچنین در مورد هر چیزی که با کلمه "گاز" مرتبط است صدق نمی کند.

خطرات اصلی با اشتعال پذیری کلی گاز به عنوان یک کل مرتبط است. البته اشتعال پذیری LNG یک مرتبه کمتر است. مقررات ایمنی LNG بر نشت و تبخیر LPG تمرکز دارد. برای مثال، اگر گاز جدیدی با چگالی متفاوت در یک تانکر LNG ریخته شود (این اتفاق می افتد)، مایعات می توانند بدون اختلاط جدا شوند. در این حالت، گاز متراکم تر با تشکیل دو حفره با گردش مستقل مایعات به پایین ته نشین می شود. مایعات در نهایت در طی تبادل همرفتی مخلوط می شوند. اگر به سرعت رخ دهد، طبقه بندی آغاز می شود: LNG به سرعت و به وفور تبخیر می شود. برای جلوگیری از این امر از دستگاه های مخصوص اختلاط کنترل شده و روش های خاص پر کردن مخازن استفاده می شود.

مزایای LNG: خلاصه

با مزایای استفاده از LNG در بازار داخلی شروع کنید. استفاده از گاز مایع در دیگ بخار بهینه ترین نوع سوخت است: بالاترین ارزش حرارتی، حداکثر راندمان و هزینه بسیار متوسط که در نهایتمعلوم می شود حتی از نفت کوره مقرون به صرفه تر است.

لجستیک LNG به راحتی به دیگ‌خانه‌ها با هر محلی، از جمله دورافتاده‌ترین نقاط، به لطف تولید توسعه‌یافته وسایل حمل و نقل LNG در قالب مخازن سرمایشی با پیکربندی‌های مختلف، متصل می‌شود.

از آنجایی که LNG کارآمدتر از زغال سنگ یا نفت کوره می سوزد، انتشارات مضر در جو حداقل است: گازهای دودکش حاوی ذرات معلق یا ترکیبات گوگردی نیستند.

از نقطه نظر صادرات LNG و توسعه بازار جهانی انرژی، LNG و تولید آن در حال تبدیل شدن به یک عامل اولویت فزاینده برای بزرگترین اقتصادهای جهان از جمله فرانسه، کره جنوبی، اسپانیا و غیره است. مصرف کننده جهانی گاز مایع ژاپن است که واردات گاز آن 100 درصد LNG است.