“Tất tần tật” về khí tự nhiên hóa lỏng (LNG)

Sơ đồ khai thác vận chuyển và xử lý LNG

LNG là gì?

LNG (Liquefied Natural Gas, còn được gọi là Khí tự nhiên hóa lỏng) là thuật ngữ được sử dụng để mô tả khí thiên nhiên đã được chuyển thành lỏng. Khi chất khí được làm lạnh đến nhiệt độ -1C ở áp suất khí quyển, trạng thái này đạt được. Chất lỏng "đông lạnh" (chất lỏng có nhiệt độ dưới -15C) là tên gọi khác của khí tự nhiên hóa lỏng.

Bằng cách giảm thể tích khí tự nhiên gần 600 lần trong cùng một giá trị nhiệt sau khi xử lý, quá trình hóa lỏng sẽ hỗ trợ ngưng tụ khí tự nhiên thành LNG, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển bằng đường biển. Thành phần cơ bản của LNG là khí metan (hơn 90%). Nó là một chất lỏng không mùi, không màu, không ăn mòn và không độc hại.

Không phụ thuộc vào các đường ống dẫn khí trên bờ, vận chuyển khí tự nhiên dưới dạng LNG giúp đa dạng hóa nguồn cung khí đốt. Gần 32% tổng lưu lượng khí đốt tự nhiên trên toàn thế giới vào năm 2016 được thực hiện trong lĩnh vực này, lĩnh vực này đang mở rộng mạnh mẽ trên phạm vi toàn cầu.

Thao tác kỹ thuật

Khi đề xuất xây dựng đường ống dẫn khí trở nên bất khả thi, chủ yếu là do chi phí xây dựng quá cao, do khoảng cách vận chuyển, do vấn đề quy định pháp luật vùng biển hoặc do những hạn chế về địa chính trị, việc xây dựng "dây chuyền sản xuất LNG" trở thành một giải pháp. Một dây chuyền LNG sử dụng rất nhiều công đoạn, từ khí tự nhiên cho đến tái khí hóa để cung cấp cho người tiêu dùng đầu cuối.

lỏng khí tự nhiên

Đầu tiên, khí tự nhiên được vận chuyển bằng đường ống từ mỏ khai thác đến một nhà máy hóa lỏng gần bờ biển và bến cảng.

Khí tự nhiên trải qua một số quá trình xử lý liên tiếp bên trong dây chuyền hóa lỏng, bao gồm:

1) Tinh chế: Trong giai đoạn này, khí carbon dioxide (CO2) bị tách ra khỏi khí tự nhiên vì khí CO2 có thể làm cho thiết bị đông cứng và hư hỏng. Ngoài ra, khí hydro sunfua (H2S) và các tạp chất lưu huỳnh khác bị tách ra.

2) Khử nước: Để ngăn chặn sự hình thành khí metan hydrat và tắc nghẽn bộ trao đổi nhiệt lạnh, dây chuyền sẽ tách nước (H2O) khỏi khí tự nhiên. Cấu trúc của khí tự nhiên hầu như chỉ bao gồm khí metan tinh khiết sau khi nó trở nên "khô". Ngoài ra, nó sẽ không bao gồm bất kỳ dấu vết nào của ngân (Hg), một chất độc hại có thể ăn mòn các hợp kim được sử dụng trong các công đoạn quy trình khác.

3) Làm lạnh sơ bộ: Khí tự nhiên được làm lạnh đến nhiệt độ gần -C. Các hydrocacbon nặng hơn, cũng như LPG (khí dầu mỏ hóa lỏng; gồm propan và butan), được cô lập thông qua một loạt quy trình chưng cất (trong ống tinh chế). Những chất này có thể được bán làm nhiên liệu hoặc làm nguyên liệu hóa dầu.

4) lỏng: Khí sẽ được nén, làm lạnh ở áp suất không đổi, sau đó làm giãn nở. Trong các trụ làm lạnh (máy bơm nhiệt), hoạt động này được lặp lại 2-3 lần. Từ đó khí sẽ được làm lạnh xuống gần -1C, hoàn toàn ở thể lỏng ở áp suất khí quyển.

Nhiều năng lượng được sử dụng trong quá trình hóa lỏng. Để vận hành chính hoạt động của nhà máy, thường cần gần 10% lượng khí được giao đến, đặc biệt là để cung cấp năng lượng cho máy bơm nhiệt.

Kho chứa LNG

LNG được lưu trữ ở áp suất khí quyển trong các bể hình trụ thẳng đứng khá lớn gần nhà máy hóa lỏng trước khi đưa vào kho cảng. Những bể này phục vụ như một bình giữ nhiệt. Chúng thường được làm bằng kim loại hoặc bê tông, được xếp thành đôi và có lớp cách nhiệt phức tạp để giữ khí ở trạng thái lỏng (ở -1C) và ngăn chặn sự bay hơi.

Gần 600 m3 khí thiên nhiên ở áp suất khí quyển chỉ tương đương với 1 m3 LNG. Các bồn chứa LNG với dung tích từ 65.000 đến 150.000 m3 LNG có thể lưu trữ một lượng năng lượng rất lớn.

vận chuyển LNG đến kho cảng LNG

LNG sẽ được đưa lên tàu chở LNG, là những con tàu khổng lồ được sản xuất đặc biệt cho mục đích này. Để duy trì khí ở trạng thái lỏng và giảm tổn thất năng lượng, tàu chở LNG cũng phải được cách nhiệt. Các bể chứa LNG phải đạt tiêu chuẩn "đoạn nhiệt", tức là không để thất thoát nhiệt.

Những tàu chở LNG lớn nhất vẫn còn hoạt động có khả năng vận chuyển gần 267.000 m3 LNG. Những chiếc tàu này, được gọi là "Q-MAX" và thuộc sở hữu của Công ty Vận tải Khí đốt Qatar, có chiều dài gần 345 m và rộng 54 m. Khí metan bốc hơi từ bể "đoạn nhiệt" sẽ được thu hồi để sử dụng làm nhiên liệu chạy tàu trong quá trình vượt biển.

Sau khi đến nơi, tàu chở LNG sẽ dỡ hàng tại một kho cảng có trang bị cơ sở tiếp nhận và những bồn chứa LNG đông lạnh, tương tự như những bồn chứa được sử dụng tại địa điểm hóa lỏng.

Tái hóa khí

LNG được tái hóa khí khi có nhu cầu tiêu thụ. Dưới áp suất cao (từ 60 đến 100 bar), nhiệt độ của hợp chất sẽ tăng từ -1C lên trên C. LNG có thể được làm nóng bằng cách sử dụng một bộ trao đổi nhiệt nhỏ giọt bằng nước biển hoặc bằng cách đốt cháy một phần khí.

Nhiệt trị của nó có thể thay đổi bằng cách thay đổi hàm lượng nitơ hoặc bằng cách trộn với các loại khí khác trước khi vận chuyển khí bằng đường ống dẫn từ kho cảng vào mạng lưới phân phối.

Cập nhật tin tức công nghệ mới nhất tại fanpage Công nghệ & Cuộc sống