Die in der wissenschaftlichen Literatur oft vorkommende Abkürzung LNG ist dem Leser oder anderen Interessierten nicht immer klar, sodass immer wieder Fragen dazu auftauchen, wie LNG übersetzt wird und was es bedeutet.
Was ist verflüssigtes Erdgas?
Der Hauptbestandteil des Gases ist Methan, dessen Konzentration mindestens 75 % der Masse beträgt. Wie unterscheidet sich Erdgas von Flüssiggas? Letzteres hat folgende Eigenschaften:
- es ist farb- und geruchlos (Erdgas riecht nach faulen Eiern, da es Schwefelverbindungen enthält – Mercaptane, und nach der Extraktion werden Geruchsstoffe hinzugefügt, sodass Sie ein Leck rechtzeitig bemerken können);
- Die LNG-Dichte ist fast halb so hoch wie die von Wasser (0,425-0,46 kg/l);
- Sieden tritt bei -159 °C auf;
- in diesem Aggregatzustand nicht brennbar;
- hat keine toxische Wirkung;
- Gas ist nicht aggressiv;
- die Verbrennungsreaktion von Dämpfen wird von der Freisetzung von Kohlendioxid und Wasserdampf begleitet;
- unter Open-Space-Bedingungen bei 25°C und 760 mm. rt. Säule komprimiertes Gas nimmt den ursprünglichen gasförmigen Zustand an und löst sich in der Luft auf;
- Während des Verdampfungsprozesses kann sich das Gas entzünden, wenn es mit einer Flammenquelle in Kontakt kommt (die zur Zündung erforderliche Konzentration in der Luft beträgt 5-15 Vol.-% – d.h. unterhalb und oberhalb dieser Werte findet keine Entzündung statt ).
Somit sind die Unterschiede zwischen Erdgas und Flüssiggas offensichtlich.
Wie Erdgas verflüssigt wird
Die Hauptziele bei der Herstellung eines verflüssigten Produkts sind:
- Erhalt des Endprodukts als Handelsartikel;
- Isolierung von Butan-, Propan-, Ethan-Gasfraktionen;
- Heliumextraktion.
In der Produktion erfolgt die Gasverflüssigung in einer mehrstufigen Technologie. Der Übergang von einer Stufe zur anderen ist durch eine 12-fache Verdichtung der Strömung gekennzeichnet, bis sich der Aggregatzustand der Strömung ändert. Der Nachteil dieser Methode sind Energieverluste von bis zu 25 % am Ausgang.
Bisher wurden zwei Technologien zur Gewinnung von LNG entwickelt:
- Komprimierung;
- Technologie basierend auf Wärmeaustauschprozessen.
Im ersten Fall läuft der Kondensationsprozess mit konstantem Druck ab, was sich negativ auf die Energieintensität insgesamt auswirkt. Bei der zweiten Variante wird der Strom abgekühlt und anschließend stark auf die gewünschten Temperaturparameter gedrosselt, jedoch beträgt der Gasverflüssigungsgrad nach der ersten Stufe nur noch 4 %. Der Ausweg ist die Verwendung von Kaskadentechnologien, die die Kühleffizienz um bis zu 100 % steigern.
Besonderes Augenmerk bei der Produktion von LNG muss auf hochwertige Wärmeaustausch- und Isolationsausrüstung gelegt werden, da dies die Möglichkeit zusätzlicher Stromkosten bestimmt. Bei einem Temperaturabfall im Inneren des Reaktors oder Wärmetauschers um 1 °C, wenn 100.000 m3 Gasgemisch durchströmen, steigen die Kosten der Verdichtung in Bezug auf die Leistung um 5 kW.
Es gibt sieben Betriebsoptionen für Gasgemisch-Verflüssigungstechnologien:
- Für die LNG-Produktion mit großer Kapazität entscheiden sich 82 % für die Herstellungsverfahren von Air Products: AP-SMR, AP-C3MR, AP-X.
- an zweiter Stelle steht eine Technologie namens Optimized Cascade, die vollständig Eigentum von ConocoPhillips ist;
- Dritten Platz nehmen kleine GTL-Anlagen ein, die für den Einsatz in geschlossenen Industrieanlagen bestimmt sind;
- Individuelle Installationseinheiten bei der Produktion von LNG in der Welt werden häufig in Synthesezyklen von Erdgaskraftstoffen verwendet.
Um die Verfügbarkeit von Gasfeldern (in Bezug auf die Offshore-Produktion) sicherzustellen, wurden spezielle Seeschiffe sowie mit Kühlgeräten ausgestattete schwimmende Plattformen (von Shell entwickelt) in Betrieb genommen – tatsächlich erfolgt die Verflüssigung nach dem In-situ-Mechanismus.
Es ist nicht möglich, eine eindeutige Schlussfolgerung über die Wirksamkeit der einzelnen zu ziehen, da sie nur von den Umständen abhängt und bestimmt wird.
Wenn wir jedoch eine einzelne Anlage zur Herstellung von LNG in Russland berücksichtigen, ist ihre Ausstattung wie folgt:
- Ausrüstung für die Aufbereitung von Ausgangsmaterialien, insbesondere ein Gasreinigungssystem;
- Ausrüstung für den Hauptprozesskreislauf;
- wiederverwertetes Wasser, Kondensat, Prozessdampfleitungen;
- hermetische Tanks für die Lagerung von Flüssigkeiten, Kryocister-Typ (Doire-Gefäß);
- Ausrüstung für den Ladetransport von LNG ohne Verdunstungsverlust;
- Transporttanker und andere Transportmittel;
- unterbrechungsfreie Stromversorgung und kaltes Wasser als Kältemittel.
In letzter Zeit wurde der Technologie, die bis zu 50 % der Energiekosten einspart, um das Zielprodukt zu erhalten, die größte Aufmerksamkeit geschenkt. Es basiert auf der Nutzung der eigenen Energie (Potenzial) von Flüssiggas und der natürlichen Abkühlung des Stroms, wenn der Druck in der Hauptleitung auf das Niveau des Verbraucherdrucks abfällt (ungefähr von 6 MPa auf 1,2 MPa).
Geschichte der Produktion von verflüssigtem Erdgas
Anfang des 20. Jahrhunderts wurden erstmals Versuche unternommen, komprimiertes Erdgas im Maßstab einer Produktion zu gewinnen. Im siebzehnten Jahr des 20. Jahrhunderts gelang es amerikanischen Anlagen, Flüssiggas zu gewinnen, das einen grundlegenden Unterschied zu Erdgas aufweist. Zu dieser Zeit gab es jedoch keine technologischen Lösungen für die Umsetzung des Flüssigkeitstransports, was die Entwicklung des Industriekomplexes erheblich verlangsamte.
Der Bau der ersten heimischen Anlage zur Herstellung von LNG gemäß dem entwickelten Projekt wurde 2006 durchgeführt. Das Sachalin-2-Projekt legte den Grundstein dafür. Eine besondere Rolle bei der Verbesserung des Komplexes spielte Gazprom, dessen Ziel es war, sich als Marktführer unter den auf dem Weltmarkt bestehenden Energieunternehmen zu verwirklichen, so dass der Bau einer LNG-Anlage in Russland seine etablierte Produktion und Perspektiven wurde ein wichtiger Schritt, um den Einfluss des Unternehmens auf dem Weltmarkt auszubauen. Drei Jahre später, im Jahr 2009, fand in Russland ein feierlicher Start der LNG-Anlage statt, die 2018 noch in Betrieb ist.
Transport
Es gibt mehrere Möglichkeiten, komprimiertes Gas zu transportieren:
- auf dem Seeweg auf Tankschiffen;
- Fahrzeuge verwenden, die für den Transport von Gas in Tanks ausgelegt sind;
- auf der Schiene in Kryotanks.
Am Ankunftsort wird das Produkt regasifiziert – die Flüssigkeit kehrt in den gasförmigen Zustand zurück und wird den Verbrauchern über das Gasleitungssystem zugeführt.
Als Hauptabnehmer von russischem Gas gelten Japan, Südkorea, Belgien, Spanien und Frankreich.
Weltproduktion
Erzeugerländer (2009): Katar, Malaysia, Indonesien, Australien, Algerien, Trinidad und Tobago, wovon Katar führend ist (Produktion 49,5 Mrd. m3).
Exportländer (2009): Japan, Republik Korea, Spanien, Frankreich, USA, Indien, wobei Japan führend ist. Bis Anfang 2020 planen US-Unternehmen jedoch, neue Produktionsanlagen mit einer Gesamtkapazität von mehr als 57,8 Millionen Tonnen pro Jahr in Betrieb zu nehmen.
In der Russischen Föderation gibt es nach Angaben für 2018 2 Werke. Die erste davon gehört Gazprom, Shell, Mitsui und Mitsubishi mit einer Gesamtkapazität von 10,8 Millionen Tonnen LNG pro Jahr. Die zweite Anlage zur Herstellung von verflüssigtem Erdgas befindet sich im Autonomen Kreis der Jamal-Nenzen, im Besitz von Novatek. Das Unternehmen plant den Bau einer weiteren Anlage im Rahmen des Arctic LNG-Projekts am Erdgasfeld Nyakhartinskoye.
Interessante Fakten über verflüssigtes Erdgas
- Ende des 20. Jahrhunderts (1971) ereignete sich in Turkmenistan beim Bohren einer Gasexplorationsbohrung der größte Unfall. Eine Gruppe von Geologen stieß bei der Arbeit auf einen Hohlraum im Boden, wodurch die Anlage mit allen Geräten buchstäblich mehrere hundert Meter in die Tiefe ging. Aus Sicherheitsgründen entschied man sich, das Gas in Brand zu setzen, in der Hoffnung auf ein baldiges Ausbrennen. Allerdings waren die Reserven so groß, dass das Gas noch heute brennt. Reisende haben dem Ort den Spitznamen „Das Tor zur Hölle“ gegeben.
- Die Gesamtlänge der Gaspipelines in Russland übersteigt die Entfernung vom Erdtrabanten zu uns um das Zweifache. Wenn wir den Wert in die Größe des Äquators umrechnen, dann übertrifft die Länge der Gaspipelines diesen um das 20-fache.
- Der größte LNG-Tanker ist 3,5-mal so lang wie ein Fußballfeld (345 m).
