Khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG): sản xuất, lưu trữ, vận chuyển

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Thị trường năng lượng toàn cầu hiện đại vô cùng biến động. Nó mang đến một lượng lớn tin tức và những điều bất ngờ. Phần "bất ngờ" nhất tất nhiên là những công nghệ mới. Chúng chủ yếu bao gồm cuộc cách mạng đá phiến và mọi thứ liên quan đến khí tự nhiên hóa lỏng (LNG).

Các công nghệ và quy trình của lĩnh vực LNG được các cộng đồng kinh doanh và chính trị trên thế giới theo dõi chặt chẽ. Những thay đổi kiến tạo trong chính trị thế giới lớn đôi khi là do sự phát triển công nghệ của sản xuất năng lượng và hậu cần.

công nghệ LNG

Khí hóa lỏng được lấy từ khí thiên nhiên bằng hai quá trình vật lý: nén và làm lạnh. Cuối cùng, khí hóa lỏng giảm thể tích sáu trăm lần.

Quy trình công nghệ gồm nhiều giai đoạn. Mỗi công đoạn nén từ 5 - 10 lần, sau đó được làm nguội và chuyển sang công đoạn tiếp theo. Khi đi từ nấc thứ nhất đến áp chót, chất khí vẫn là chất khí. Cuối cùng nó chỉ biến thành chất lỏngcác bước. Để sản xuất một tấn khí LNG, cần khoảng 1,5 nghìn mét khối khí tự nhiên.

Các công đoạn công nghệ với quá trình nén và làm mát đòi hỏi chi phí năng lượng đáng kể, lên đến 25% tổng lượng khí đốt hóa lỏng.

Sắc thái sản xuất

Các nhà máyLNG khác nhau về bản chất của các quá trình vật lý mà chúng vận hành:

• ga;
• turbo-giãn nở;
• tua-bin-xoáy, v.v.

Ngày nay, trên thế giới sử dụng hai phương pháp chế biến:

1. Ngưng tụ hoặc nén khí trên nền có áp suất không đổi. Phương pháp này không còn hiệu quả nữa do chi phí năng lượng cao.
2. Phương pháp trao đổi nhiệt sử dụng tủ lạnh hoặc bộ tiết lưu dựa trên sự thay đổi nhiệt độ khí đốt.

Một trong những yêu cầu công nghệ quan trọng nhất để sản xuất khí LNG là chất lượng cao của thiết bị cách nhiệt và trao đổi nhiệt.

Nếu chúng ta nói về quy trình sản xuất khí hóa lỏng nói chung, thì nó bao gồm bốn giai đoạn bắt buộc và tuần tự:

1. Sản xuất khí từ giàn khoan, đường ống dẫn đến nhà máy hóa lỏng.
2. Hóa lỏng khí, lưu trữ LNG trong các cơ sở đặc biệt.
3. Vận chuyển LNG cho tàu chở dầu vận chuyển bằng đường thủy.
4. LNG dỡ hàng tại nhà ga, bảo quản, tái định mức và giao hàng cho người tiêu dùng.

Tính chất khí LNG

Tính chất vật lý của khí đốt hóa lỏng là duy nhất. Anh ấy dẫn đầubản thân rất hiền lành: ở dạng nguyên chất, nó không cháy và không nổ. Nếu nó được đặt trong một không gian mở ở nhiệt độ bình thường, LNG sẽ bắt đầu bay hơi một cách lặng lẽ và hòa vào không khí.

Có thể bốc cháy, nhưng chỉ ở nồng độ khí cụ thể trong không khí: từ 4,4 đến 17%. Nếu hàm lượng LNG trong không khí dưới 4,4% thì lượng khí đốt cháy sẽ quá ít. Nếu nồng độ của khí trong không khí vượt quá 17%, sẽ không có đủ oxy cho ngọn lửa. Đây là cơ sở của quá trình cấp lại. Quá trình bay hơi được thực hiện đơn giản mà không cần oxy, tức là không có không khí.

Hậu cần LPG

Các công nghệ phân phốiLNG không thua kém gì các phương pháp sản xuất của nó về tính năng động và tiến bộ của chúng. Ví dụ, nếu chúng ta tiến hành đánh giá các tàu biển hiện đại về mặt thẩm mỹ và thiết kế, thì tàu du lịch sẽ hoàn toàn không thắng. Tàu chở khí đốt hóa lỏng màu trắng như tuyết sẽ giành chiến thắng, nổi bật về kích thước, sự đa dạng và kiểu dáng độc đáo.

Các nhà máy khí thiên nhiên hóa lỏng thường nằm gần nơi sản xuất. Ở giai đoạn này, yếu tố quan trọng nhất là lưu trữ LNG với các yêu cầu công nghệ nghiêm trọng nhất với việc thực hiện bắt buộc của chúng. Bể chứa Cryo được xây dựng trên nguyên tắc của tàu Dewar, được thiết kế để chứa các chất có nhiệt độ khác với bình thường. Yếu tố chính trong các bình như vậy là các bức tường kép. Các két lạnh để lưu trữ và vận chuyển LNG có thể được đặt trên các tàu chở dầu đường biển hoặc các phương tiện đặc biệt. Đối với vận tải đường sắt, các toa xe đặc biệt được sử dụng dưới dạngcryotank.

Nếu LNG đã được cấp lại, nó sẽ được gửi đến người tiêu dùng thông qua một đường ống dẫn khí cổ điển.

Cái nào tốt hơn?

Từ lâu, người ta đã tính toán rằng công nghệ vận chuyển LNG mang lại nhiều lợi nhuận hơn so với đường ống thông thường trên quãng đường dài hơn vài nghìn km.

Ở Nga, Gazprom là lo lắng nhất về sản xuất LNG. Theo các chuyên gia hàng đầu của mình, LNG của Nga đã bắt đầu trở thành một đối thủ cạnh tranh không cần thiết đối với phương pháp đường ống. Một trong những lập luận là không có thuế xuất khẩu và thuế khai thác khoáng sản trên cùng một Yamal LNG. Tình trạng này được gọi là “mất hiệu quả ngân sách.”

Có vẻ như Tổng thống Vladimir Putin đã tìm ra giải pháp dung hòa. Ông cũng không thấy có gì tốt trong sự cạnh tranh giữa hai loại khí đốt tự nhiên của Nga. Đồng thời, các công nghệ LNG cần được thúc đẩy tại thị trường nội địa của đất nước để xây dựng lại giao thông công cộng sang một loại nhiên liệu mới - khí tự nhiên. Ngoài xe buýt, có rất nhiều khách hàng sử dụng LNG ở Nga, hầu hết là cư dân ở các vùng sâu vùng xa, nơi không có đường ống dẫn khí đốt và sẽ không có.

Nga LNG

Sakhalin-2 và Yamal LNG là hai nhà máy hóa lỏng khí đang hoạt động tại Nga vào năm 2018. Doanh nghiệp đầu tiên và lâu đời nhất là nhà máy Sakhalin, thuộc sở hữu của Shell, Mitsubishi và Mitsui, và cổ phần kiểm soát thuộc về Gazprom.

Sản xuất dầu và khí đồng hành, vàViệc sản xuất LNG cũng diễn ra theo các điều khoản của một thỏa thuận chia sẻ sản lượng đặc biệt. Nhà máy LNG được đưa vào hoạt động vào năm 2009, nó trở thành doanh nghiệp Nga đầu tiên của hồ sơ này.

Em trai là nhà máy thứ hai thuộc sở hữu của Novatek. Đây là dự án Yamal LNG, ngay từ đầu đã tập trung vào xuất khẩu khí đốt hóa lỏng. Trong khuôn khổ của nó, 5 bến xếp hàng với tổng công suất hàng năm lên đến 58 triệu tấn sẽ được xây dựng và đi vào hoạt động.

US Gas

Hoa Kỳ không chỉ là quê hương của công nghệ giảm khí đốt, mà còn là nhà sản xuất LNG lớn nhất từ nguồn nguyên liệu của chính mình. Do đó, khi chính quyền Donald Trump đưa ra Kế hoạch Năng lượng Đầu tiên của nước Mỹ đầy tham vọng nhằm đưa đất nước này trở thành cường quốc năng lượng chính trên thế giới, điều này sẽ được tất cả những người chơi trên nền tảng khí đốt toàn cầu chú ý.

Loại chính trị này ở Hoa Kỳ không có nhiều bất ngờ. Lập trường của đảng Cộng hòa Hoa Kỳ về hydrocacbon rất rõ ràng và đơn giản. Đây là năng lượng rẻ.

Dự báo về xuất khẩu LNG của Hoa Kỳ rất khác nhau. Mưu đồ lớn nhất trong các quyết định thương mại "khí đốt" đang phát triển ở các nước EU. Trước mắt chúng ta đang hé mở bức tranh về sự cạnh tranh mạnh mẽ nhất giữa khí đốt “cổ điển” của Nga thông qua Nord Stream 2 và LNG nhập khẩu của Mỹ. Nhiều quốc gia châu Âu, bao gồm cả Pháp và Đức, coi tình hình hiện tại là cơ hội tuyệt vời để đa dạng hóa các nguồn khí đốt ở châu Âu.

Đối với thị trường Châu Á, cuộc chiến thương mại giữa Mỹ và Trung Quốc đã khiến các kỹ sư điện Trung Quốc từ chối hoàn toàn LNG nhập khẩu của Mỹ. Động thái này mở ra cơ hội lớn trong việc cung cấp khí đốt của Nga thông qua các đường ống cho Trung Quốc trong một thời gian dài và với khối lượng khổng lồ.

An toàn khi sử dụng LNG

An toàn trong nhiều ngành công nghiệp đã trở thành một thói quen nhàm chán. Thái độ này không áp dụng trong bất kỳ hình thức nào đối với việc sản xuất khí đốt hóa lỏng, cũng như đối với mọi thứ liên quan đến từ "khí".

Những rủi ro chính liên quan đến tính dễ bắt lửa của khí nói chung. Tất nhiên, khả năng dễ cháy của LNG thấp hơn một bậc. Các quy định về an toàn LNG tập trung vào sự cố tràn và hóa hơi của LPG. Ví dụ, nếu một loại khí mới có tỷ trọng khác được đổ vào một tàu chở LNG (điều này xảy ra), các chất lỏng có thể tách ra mà không trộn lẫn. Trong trường hợp này, chất khí đặc hơn sẽ lắng xuống đáy với sự hình thành của hai khoang với sự lưu thông độc lập của chất lỏng. Chất lỏng cuối cùng được trộn lẫn trong quá trình trao đổi đối lưu. Nếu nó xảy ra nhanh chóng, sự phân tầng bắt đầu: LNG bay hơi nhanh chóng và dồi dào. Để ngăn chặn điều này, các thiết bị đặc biệt để trộn có kiểm soát và các phương pháp đặc biệt để làm đầy thùng được sử dụng.

Ưu điểm của LNG: Tóm tắt

Bắt đầu với những lợi ích của việc sử dụng LNG tại thị trường nội địa. Việc sử dụng khí đốt hóa lỏng trong các nhà lò hơi là loại nhiên liệu tối ưu nhất: nhiệt trị cao nhất, hiệu suất tối đa và chi phí rất vừa phải, cuối cùnghóa ra thậm chí còn tiết kiệm hơn dầu nhiên liệu.

Hậu cần LNG dễ dàng gắn liền với các nhà lò hơi ở bất kỳ địa phương nào, kể cả những điểm xa xôi nhất, nhờ vào việc sản xuất phát triển tốt các phương tiện vận chuyển LNG dưới dạng thùng đông lạnh với nhiều cấu hình khác nhau.

Vì LNG đốt cháy hiệu quả hơn than đá hoặc dầu đốt nên lượng khí thải độc hại vào khí quyển là rất ít: khí thải không chứa các chất dạng hạt hoặc các hợp chất lưu huỳnh.

Theo quan điểm của xuất khẩu LNG và sự phát triển của thị trường năng lượng toàn cầu, LNG và sản xuất của nó đang ngày càng trở thành yếu tố ưu tiên của các nền kinh tế lớn nhất thế giới, bao gồm Pháp, Hàn Quốc, Tây Ban Nha, v.v. Chính khách hàng tiêu thụ khí đốt hóa lỏng toàn cầu là Nhật Bản, nước nhập khẩu khí đốt là 100% LNG.