液化天然ガス:世界の生産と技術

液化天然ガス:世界の生産と技術
写真: Oleksandr Kalinichenko | Dreamstime
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科学文献でよく見られる略語 LNG は、読者やその他の関心のある人にとって必ずしも明確ではないため、LNG がどのように翻訳され、何を意味するかについて定期的に疑問が生じます。

液化天然ガスとは?

LNG または液化天然ガスは、その輸送と貯蔵を容易にするために取得された、生産されたメタン、エタンガスへの二次的な影響の産物です。圧縮の段階で、窒素が加えられます。

ガスの主成分はメタンで、その濃度は質量の75%以上です。天然ガスは液化ガスとどう違うのですか?後者には次の特徴があります。

  • 無色無臭です (天然ガスには硫黄化合物 (メルカプタン) が含まれているため、腐った卵のようなにおいがします。抽出後に臭気物質が加えられるため、時間の経過とともに漏れに気付くことができます)。
  • LNG 密度は水のほぼ半分です (0.425-0.46 kg/l);
  • -159℃で沸騰;
  • この凝集状態では可燃性ではありません;
  • 毒性はありません;
  • ガスは攻撃的ではありません;
  • 蒸気の燃焼反応は、二酸化炭素と水蒸気の放出を伴います;
  • 25°C、760 mm のオープン スペース条件。 rt。カラム圧縮ガスは元のガス状態になり、空気中に溶解します。
  • 蒸発プロセス中に、ガスが炎源と接触すると発火する可能性があります (発火に必要な空気中の濃度は 5 ~ 15% vol. – つまり、これらの値を下回る場合も上回る場合も着火は発生しません)。 ).
オイルはブラックゴールドです
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このように、天然ガスと液化ガスの違いは明らかです。

天然ガスの液化方法

液化製品の製造における主な目標は次のとおりです。

  • 最終製品を貿易品として受け取る
  • ブタン、プロパン、エタンガス留分の分離;
  • ヘリウム抽出。
LNG
写真: Phonprom | Dreamstime
分別は低温 (最低 -168°C) で行われます。これらの条件により、液化天然ガスの密度は従来の 600 倍に低下します。約 1380 m³ の天然ガスを冷却すると、1000 kg の LNG に圧縮できます。これらは、天然ガスに対する液化ガスのおおよその比率です。

生産では、多段階技術を使用してガス液化が行われます。あるステージから別のステージへの移行は、フローの集約状態が変化するまで、フローが 12 倍に圧縮されることを特徴としています。この方法の欠点は、エネルギー損失が出力で 25% に達することです。

これまでに、LNG を取得するための 2 つの技術が開発されました。

  • 圧縮;
  • 熱交換プロセスに基づく技術

最初のケースでは、凝縮プロセスは一定の圧力で進行し、全体としてエネルギー強度に悪影響を及ぼします。 2番目の変形では、流れが冷却され、続いて所望の温度パラメータに急激に絞り込まれますが、最初の段階の後、ガスの液化度はわずか4%です。解決策は、冷却効率を最大 100% 向上させるカスケード技術を使用することです。

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LNG の生産では、追加の電力コストの可能性を決定するため、高品質の熱交換および断熱設備に特に注意を払う必要があります。したがって、100,000 m3 のガス混合物が反応器または熱交換器を通過する際に、反応器または熱交換器内の温度が 1°C 低下すると、出力に換算した圧縮コストは 5 kW 増加します。

ガス混合液化技術には 7 つの操作オプションがあります。

  • 大容量の LNG 生産には、82% が Air Products 製造プロセス (AP-SMR、AP-C3MR、AP-X) を選択しています。
  • 2 位は Optimized Cascade と呼ばれるテクノロジーで、すべて ConocoPhillips が所有しています。
  • 第 3 位は、閉鎖された産業施設での使用を目的とした小型の GTL 設備で占められています。
  • 世界中の LNG 生産における個々の設備ユニットは、天然ガス自動車燃料の合成サイクルで広く使用されています。

ガス田の利用可能性を確保するために(オフショア生産に関して)、特別な船舶と、冷凍装置を備えたフローティングプラットフォーム(シェルによって開発された)が稼働しました-実際、液化は現場メカニズムに従って発生します。

LNG
写真: Pere Sanz | Dreamstime

それぞれの有効性は状況によってのみ異なり、決定されるため、明確な結論を下すことはできません。

ただし、ロシアでLNGを生産するための単一のプラントを考慮すると、その設備は次のとおりです。

  • 出発物質を調製するための機器、特にガス精製システム;
  • メイン プロセス ループ用の機器;
  • リサイクル水、復水、プロセス蒸気ライン;
  • 液体を保管するために設計された密閉タンク、クライオシスター タイプ (ドワール容器);
  • 蒸発損失のない LNG の積み込み輸送用機器;
  • 輸送タンカーおよびその他の輸送手段;
  • 無停電電源装置と冷却水

最近では、目的の製品を得るために最大 50% のエネルギー コストを節約する技術に最大の関心が払われています。これは、液化ガスのエネルギー(ポテンシャル)の使用と、メインパイプラインの圧力が消費者の圧力レベル(約6 MPaから1.2 MPa)まで低下したときの流れの自然冷却に基づいています。

液化天然ガス生産の歴史

20 世紀初頭に初めて、1 回の生産規模で圧縮天然ガスを取得する試みが行われました。 20 世紀の 17 年に、アメリカのプラントはなんとか液化ガスを手に入れることができました。これは、天然ガスとは根本的な違いがあります。しかし、当時、液体輸送を実装するための技術的解決策はなく、工業団地の開発が大幅に遅れました。

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開発されたプロジェクトによると、LNG 生産のための最初の国内プラントの建設は、2006 年に実施されました。サハリン 2 プロジェクトは、その基礎を築きました。コンプレックスの改善における特別な役割は、世界市場に存在するエネルギー企業のリーダーとしての地位を確立することを目標としていたガスプロムによって演じられたため、ロシアでの LNG プラントの建設、その確立された生産と見通しはこれは、世界市場への会社の影響力を拡大するための重要なステップです。 3 年後の 2009 年には、ロシアで LNG プラントの厳粛な立ち上げが行われ、2018 年も稼働しています。

交通機関

圧縮ガスを輸送するには、いくつかの方法があります。

  • タンカーで海上輸送;
  • タンク内のガスを輸送するように設計された車両を使用する;
  • 極低温タンクで鉄道
LNG
写真: Kamchai Charoenpongchai | Dreamstime

到着時に、製品は再ガス化されます。液体はガス状態に戻り、ガスパイプラインシステムを通じて消費者に供給されます。

日本、韓国、ベルギー、スペイン、フランスがロシア産ガスの主な消費国と考えられています。

世界の生産

生産国 (2009 年): カタール、マレーシア、インドネシア、オーストラリア、アルジェリア、トリニダード、トバゴ、カタールがリーダー (生産 49.5 bcm)。

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輸出国(2009年):日本、韓国、スペイン、フランス、アメリカ、インドで、日本が首位。ただし、2020 年の初めまでに、米国企業は、年間総生産能力が 5,780 万トンを超える新しい生産施設を立ち上げる予定です。

ロシア連邦には、2018 年のデータによると、2 つのプラントがあります。これらの最初のものは、ガスプロム、シェル、三井、三菱が所有しており、年間 1,080 万トンの LNG の生産能力があります。液化天然ガスの生産のための 2 番目のプラントは、ノバテックが所有するヤマル ネネツ自治管区にあります。同社は、Nyakhartinskoye 天然ガス田での Arctic LNG プロジェクトの一環として、追加のプラントを建設する予定です。

液化天然ガスに関する興味深い事実

  • 20 世紀末 (1971 年) トルクメニスタンでガス探査井の掘削中に最大の事故が発生しました。作業中の地質学者のグループが地面の空洞に出くわし、その結果、すべての機器を備えた設置が文字通り数百メートル下に落ちました。安全上の理由から、迅速な燃え尽きを期待してガスに火をつけることが決定されました。しかし、埋蔵量が非常に多かったため、ガスは今日も燃え続けています。旅行者はこの場所を「地獄への扉」と呼んでいます。
  • ロシアのガス パイプラインの全長は、地球の衛星から地球までの距離の 2 倍を超えています。この値を赤道の大きさに換算すると、ガス パイプラインの長さは後者の 20 倍になります。
  • 最大の LNG タンカーは、サッカー場の長さの 3.5 倍 (345 m) です。